Содержание

Сравнение лампы ДРЛ 250 со светодиодными аналогами для замены

Есть определенные требования к таким светильникам, которые обеспечивают уличное и промышленное освещение, освещенность транспортных путей и сооружений, − высокий уровень передачи цвета и контрастности освещаемых объектов. Эти требования основываются на условиях соблюдения безопасности при выполнении работ на этих территориях.

В настоящее время многие организации переходят в наружном освещении с использования газоразрядных ламп на применение светодиодных аналогов. Чтобы правильно понять, когда и где уместно заменить ДРЛ на светодиодные светильники, надо рассмотреть их характеристики.

Газоразрядные и светодиодные лампы: сравнение

Замена ламп ДРЛ не должна проводиться с потерей качественного освещения, для этого надо понимать, какие параметры воздействуют на освещенность при выборе светильника: световой поток, величина которого измеряется в люменах (лм), и второй показатель для характеристики – сколько люменов приходится на 1 W лампы.

Источники света различаются и по температуре, бывает теплый и холодный свет, разница представлена на фото:

Для того чтобы правильно подобрать светильник, надо понимать, как вычисляется световой поток.  Для простоты действий можно воспользоваться формулой:

  • у светодиодных источников – мощность × 80 лм/Вт;
  • для ДНаТ (мощность 250 W) × 88 лм/Вт;
  • у ДРЛ (мощностью 250 W) × 58 лм/Вт.

Световой поток для газоразрядных источников света, измеренный таким образом, может быть правильным только при условии работы светильников не более 12 тысяч часов, затем интенсивность свечения падает.

 Лампы ДРЛ

Рассмотрим ДРЛ 250. Этот вид ламп отличается легкостью производства в сравнении с люминесцентными источниками света, но обладает худшими показателями цветовой передачи объекта освещения и отдачей света по сравнению с натриевыми приборами. Преимущество перед ДНаТ – это отсутствие в схеме включения высоковольтных устройств, а также лучшие параметры потребления энергии: они более экономичны, меньше пульсация светового потока.

ДРЛ источник света

Лампы ДНаТ

Этот вид осветительных устройств характеризуется хорошей световой отдачей вне зависимости от длительности эксплуатации светильника. Специалисты не рекомендуют применять эти лампочки внутри производственных объектов для освещения большого пространства из-за высокой пульсации светового потока, а также отклонения в сторону красного цвета спектра излучения – в совокупности это влияет на цветовое восприятие объектов освещения.

Эффективная работа дуговых натриевых ламп возможна только при определенных условиях:

  • стабильное напряжение сети;
  • работа лампы в температурном интервале от –20 до +30 °C.

Когда светильники с этими лампами эксплуатируются в других условиях, специалисты отмечают значительное понижение световой отдачи и уменьшение срока эксплуатации приборов освещения. Этот вид устройств зависит от качества запускающих элементов, от внутреннего давления.

Если рассматривать вопрос замены ДРЛ на ДНаТ, то можно отметить, что у многих потребителей формируется ошибочное мнение, что освещенность пространства станет лучше, и это будет более экономичный вариант, так как не берется во внимание тот факт, что меняя ДРЛ на ДНаТ такой же мощности, вы тем самым увеличиваете количество потребляемого тока.

Необходимо учитывать и то, что натриевые источники света искажают цветовую передачу объекта освещенности; по мнению специалистов, по этой причине их нельзя устанавливать на фонари вдоль скоростных трасс.

ДНаТ источник освещения

LED-светильники повышенной мощности

Аналог ДРЛ 250, по мнению специалистов, нужно искать в инновационных LED-лампах, которые имеют высокий коэффициент полезного действия, до 98%. Обладающий высоким КПД LED-светильник – это энергосберегающее устройство, обладающее свойством малой тепловой отдачи.

Технология получения светового излучения обеспечивает светодиодным лампам (СД) дополнительные характеристики:

  • стойкость к температурным колебаниям;
  • устойчивость при механических воздействиях;
  • нечувствительность к скачкам напряжения;
  • они имеют отличную передачу цвета объекта освещения, длительный период эффективной работы;
  • отсутствие мерцания света;
  • положительно влияют на окружающую экологическую обстановку, являясь продуктом современных технологий.

В целях использования этого вида ламп на производственных объектах и для освещения больших территорий их выпускают мощностью от 20 до 150 ватт. Характерно то, что чем больше мощность LED-лампы, тем большим количеством дополнительных свойств они обладают. У ламп с мощностью свыше 60 W есть собственный кулер, а свыше 110 W – драйвер электрического питания.

Светодиодное устройство, LED-лампа

Таблица сравнения ДРЛ, ДНаТ, LED-ламп:

ПараметрыДРЛДНаТLED-лампа
Тип лампы250250Для замены ДРЛ 250
Мощность (ватт)25025080
Мощность потребления (ватт)28029080
Срок эксплуатации (часы)12 00015 00050 000
Световой поток (люмен)13 00024 0007 500*

*Уровень 7 500 лм, по мнению специалистов, обеспечивает освещенность, аналогичную лампе ДРЛ мощностью 250 ватт, это обуславливается направленностью светового потока, исходящего от светодиодов.

Из освещенности объекта видно, что при световом потоке в 13 тысяч люменов реально объект освещает не больше 9 тысяч люменов. Это обуславливается потерями светового потока на отражателе светильника. Если учитывать то, что при том же потреблении электрической энергии происходит уменьшение свечения ламп ДРЛ 250 вдвое, то аналога в 7 500 люменов лампы СД вполне достаточно.

Аналогом ДРЛ 400 в светодиодном варианте может быть светильник «Модуль», который имеет мощность 128 ватт и состоит из двух сборок по 64 ватта. Световой поток этого прибора 16 000 люменов, работоспособность 100 000 часов.

Эффективность применения ДРЛ, ДНаТ и светодиодных ламп

Когда организовывается освещенность большого пространства, надо всегда исходить из правильного применения ламп, учитывая условия их применения.

  1. Лампы ДРЛ – это простые в эксплуатации устройства, доступные по стоимости, желательно применять их на объектах без особых требований к качеству освещенности.
  2. Натриевые дуговые лампы имеют лучшие показатели световой отдачи в категории газоразрядных источников освещения, но имеют низкий уровень цветовой передачи, обладают зависимостью от температурного режима. По этим причинам их нельзя применять в производственных цехах, на дорогах. В других местах применение этого вида ламп допускается.
  3. Лампа СД (светодиодная) имеет один, по мнению специалистов, недостаток – это необходимость в создании теплоотвода от световых диодов, так как возможный перегрев в процессе работы может повлиять на кристалл с люминофором. Кроме этого в источнике питания (драйвере) этого вида ламп есть конденсаторы, работа которых ограничивается временным интервалом в 6–10 тысяч часов, после этого срока нет гарантий качественного освещения. Современные СД-лампы используют твердотельные драйверы, что позволяет увеличить время работы лампы до 50–60 тысяч часов.
Наружный светильник с твердотельным драйвером

Светодиодная лампа, в отличие от газоразрядных источников света, не нуждается в пусковом токе, что сказывается при ее подключении на выборе сечения провода. Необходимо отметить, что в настоящий момент светодиодные лампы имеют высокую стоимость. Окупаемость одной лампы происходит в течение года ее эксплуатации при горении 8–10 часов в течение дня.

Вывод

Делая выбор осветительного прибора для освещения объекта, надо принимать во внимание тот фактор, что ДРЛ и ДНаТ могут проявить «эффект старения», когда световой поток со временем тускнеет. Специалистами начало этого периода определяется после 400 часов эксплуатации этого вида ламп, они начинают светить на 80% от заявленной мощности светового потока, а затем свечение понижается до 50%.

Лампы LED на сегодняшний день, несмотря на их стоимость, все больше применяются в освещении большого пространства. С учетом времени окупаемости и длительностью эксплуатации они дают возможность сэкономить на электрической энергии.

Страница не найдена - ЛампаГид

Прочее

Датчики движения в повседневной жизни активно применяются в системах охраны и сигнализации, для экономного

Квартира и офис

Каждый человек старается украсить свое жилище как можно уютнее, используя современные решения для дизайна.

Квартира и офис

Слово люстра, означающее приспособление, на котором размещаются несколько световых источников (ламп, свечей) для создания

Люминесцентные лампы

В наше время выбор различных вариантов осветительных приборов огромен. Нет смысла говорить о лампах

Светодиоды

Мигающие светодиоды применяются в различных сигнальных схемах, в рекламных щитах и вывесках, электронных игрушках.

Светодиоды

Наверняка в наше время нет таких людей, которые ни разу не сталкивались со светодиодами. Ведь

Страница не найдена - ЛампаГид

Лампы накаливания

Ни для кого не секрет, что даже сейчас, с появлением множества новых энергосберегающих источников

Квартира и офис

Освещение в прихожей и коридоре является достаточно актуальным вопросом, ведь в своем большинстве данные

Лампы накаливания

В век энергосберегающих и светодиодных ламп многие подзабыли уже, как пользовались простейшими лампами накаливания

Светодиоды

С развитием технологий некогда инновационные разработки становятся доступными и для обычных людей.

Ярчайшим примером

Квартира и офис

В последнее время для оформления помещений все чаще используется подвесной потолок. Это отличный способ

Дом и участок

Многие, наверное, задумывались о том, как осветить придомовую территорию так, чтобы было и уютно,

Световой поток ДРЛ

Поиск по названию:
Поиск по артикулу:
Поиск по тексту:
Цена:
от: до:
Выберите категорию
Все »Лампы »»Светодиодные лампы »»»Замена лампы накаливания до 60 Вт. »»»Замена ламп накаливания до 100 Вт. »»»Замена галогенных ламп »»»Диммируемые светодиодные лампы »»»Мощные светодиодные лампы »»»Декоративные лампы »»»Лампы для холодильников и швейных машин »»»Замена люминесцентных ламп »»»Лампы GX53 и GX70 »»Фитолампы »»Ретро лампы »»Лампы 12 Вольт »»Диско лампа »»Лампы энергосберегающие »»»Аналоги ламп накаливания до 60 Вт. »»»»Теплый свет лампы »»»»Холодный свет лампы »»»Аналоги ламп накаливания до 100 Вт. »»»»Теплый свет лампы »»»»Холодный свет лампы »»»Аналоги ламп накаливания до 500 Вт. »»»»Теплый свет лампы »»Лампы накаливания »»Лампы люминесцентные »»»Лампы Т4 люминесцентные »»»Лампы Т5 люминесцентные »»»Лампы Т8 люминесцентные »»Лампы галогенные »»»Лампы галогенные декоративные »»»Лампы галогенные G4, GU 5.3, GU10 »»»Блоки защиты галогенных ламп »»Лампы металлогалогенные »»Лампы ртутные и натриевые »Светильники »»Светодиодные светильники LED »»»Потолочные светодиодные светильники »»»»Светодиодный светильник под Армстронг »»»»Встраиваемые светодиодные светильники »»»»Накладные светодиодные светильники »»»»Точечные светодиодные светильники »»»»Крепления для потолочных светильников »»»Настольные светодиодные светильники »»»Прожекторы светодиодные »»»Светодиодные светильники уличного освещения »»»Для ЖКХ »»Для дома »»»Потолочные светильники, люстры »»»»Светильники под лампу накаливания »»»»Люстры »»»»Люминесцентные светильники »»»Настенные светильники, бра »»»»Светильники под лампу накаливания »»»»Люминесцентные светильники »»»Ночники »»»Для ванной и туалета »»»Для кухни »»»Точечные светильники »»»Настольные светильники »»Светильники лофт »»Диско шар »»Для дачи »»Для теплицы »»Для бани и сауны »»Для гаража и подвала »»Для производства »»Для офиса »»Для склада и производства »»Для улицы »»»Кронштейны для уличных светильниов »»Светильники для сада и парка »»Для подсветки »»Для спортивного зала »»Для магазина »»Переносные светильники »»Аварийные светильники »»Аккумуляторные светильники »»Патроны к светильникам »Светодиодная подсветка »»Светодиодная подсветка потолка »»»Светодиодная гибкая лента для помещений на самоклеющейся основе ULS-3528 »»» Светодиодная гибкая лента для помещений на самоклеющейся основе ULS-5050 »»»Светодиодная гибкая герметичная лента ULS-3528 »»»Светодиодная гибкая герметичная лента ULS-5050 »»»Драйверы для светодиодов »»»Контроллеры для управления светодиодными источниками света »»Светодиодная подсветка шкафа »»Электронные трансформаторы »Стабилизаторы напряжения »»Однофазные стабилизаторы напряжения »»Стабилизаторы напряжения напольные, электронные »»Стабилизаторы напряжения настенные, релейные »»Стабилизаторы напряжения настольные »»Стабилизаторы напряжения электромеханические »Низковольтная аппаратура »»Автоматические выключатели »»»Автоматы для проводов сечением до 25мм. »»»»Для дома, характеристика B »»»»Для дома, характеристика C »»»»Для производства, характеристика D »»»Автоматы для проводов сечением до 35мм. »»»»Для дома, характеристика C »»»»Для производства, характеристика D »»»Автоматы для проводов сечением до 50мм. »»»»Для дома, характеристика C »»»»Для производства, характеристика D »»»Автоматы промышленные ВА88 »»УЗО »»Дифференциальные автоматы »»»Серия АВДТ 63 »»»Серия АВДТ 64 с защитой »»»Дифавтоматы АД12, АД14 »»»Серия DX »»Разрядники, ограничители импульсных перенапряжений »»Выключатель нагрузки (мини-рубильник) »»Предохранители »»»Плавкие вставки цилиндрические ПВЦ »»»Предохранители автоматические резьбовые ПАР »»»Предохранители ППНН »»Контакторы »»»Контакторы модульные серии КМ63 »»»Контакторы малогабаритные КМН »»»Контакторы КМН в оболочке IP54 »»Пускатели ручные »Электроустановочные изделия »»Выключатели »»»Выключатели внутренние »»»Выключатели накладные »»Розетки »»»Розетки внутренние »»»»Серия INARI »»»»Серия LARIO »»»»Серия VATTERN »»»»Серия MELAREN »»»»Розетки, выключатели Legrand Valena »»»Розетки накладные »»»»Серия SUNGARY »»»»Серия BALATON »»»»Серия SAIMA »»Коробки монтажные, подрозетники »»»Монтажные коробки для открытой проводки »»»Монтажные коробки для скрытой проводки »»Удлинители электрические »»»Удлинители бытовые »»»Удлинители силовые »»Сетевые фильтры »»Тройники электрические »»Вилки электрические »»Силовые разъёмы »»»Вилки переносные »»»Розетки стационарные »»»Розетки переносные »»»Розетки стационарные для скрытой установки »»»Вилки стационарные »Щитовое оборудование »»Корпуса к щитам электрическим »»»Для помещения »»»»Пластиковые боксы »»»»»Боксы пластиковые навесные »»»»»Боксы пластиковые встраиваемые »»»»»Бокс КМПн »»»»Металлические корпуса »»»»»Щиты распределительные »»»»»Щиты учётно-распределительные »»»»»Щиты с монтажной панелью »»»»»Щиты этажные »»»»Шкафы напольные »»»»»Сборно-разборные шкафы »»»»»Моноблочные шкафы »»»»»Аксессуары к шкафам »»»Для улицы IP65 »»Электрощиты в сборе »»»Ящики с понижающим трансформатором (ЯТП) »»»Ящики с рубильником и предохранителями (ЯРП) »»»Ящики с блоком "рубильник-предохранитель" (ЯБПВУ) »»»Щитки осветительные (ОЩВ) »»Аксессуры для шкафов и щитов »»»Шина нулевая »»»Шина нулевая на DIN-рейку в корпусе »»»Шина N нулевая с изолятором на DIN-рейку »»»Шина N нулевая, в изоляторе »»»Шина N нулевая на угловых изоляторах »»»Шина соединительная »»»DIN-рейки »Фонарики »»Фонарики налобные »»Фонари прожекторы »»Фонари ручные »»Фонари кемпинговые »»Фонари с зарядкой от сети »»Фонари для охоты »Провод, Кабель »»Кабель »»»Кабель медный NYM (3-я изоляция, еврост. ) »»»Кабель медный силовой ВВГ-нг »»»Кабель медный силовой ВВГ »»»Кабель алюминиевый АВВГ, АВВГп »»»Кабель бронированный »»Провод »»»Провод медный »»»Провод медный осветительный ПУНП, ПУГНП »»»Провод монтажный »»»Провод медный гибкий соединительный ПВС »»»Провод медный гибкий соединительный ШВВП (ПГВВП) »»»Провод медный установочный ПВ »»»Провод водопогружной ( ВВП) »»»Провод алюминиевый »»»Провод телефонный »»»Провод ВВП »Звонки дверные »»Звонки беспроводные »»»1 звонок + 1 кнопка »»»1 звонок + 2 кнопки »»»2 звонка + 1 кнопка »»»1 звонок (вилка 220В) + 1кнопка (батарейка А23) »»Звонки проводные »Системы для прокладки кабеля »»Кабельные каналы »»Гофрированные трубы »»»Аксессуары для труб »»Металлорукав »»»Аксессуары для металлорукава »»»Металлорукав в ПВХ-изоляции »»Труба ПВХ »»»Аксессуары для труб »»Лотки металлические »Климатическое оборудование »»Тепловые пушки и вентиляторы »»»Тепловые пушки »»»Масляные радиаторы »»»Тепловентиляторы электрические »»»»Керамические обогреватели »»»»Спиральные обогреватели »»Охлаждаемся, климатическое оборудование »»»Кондиционеры напольные »Инструмент, расходные материалы »»Инструмент »»Изоляция »»»Термоусаживаемая трубка ТУТнг »»»Изолента »»Клеммы, зажимы »»»Строительно-монтажная клемма КБМ »»»Зажим винтовой ЗВИ »»»Соединительный изолирующий зажим СИЗ »»Хомуты, скобы »»»Лента спиральная монтажная пластиковая ЛСМ »»»Хомут нейлон »»»Хомут полиамид »»»Кабельный хомут с горизонтальным замком »»»Скоба плоская »»»Скоба круглая »Умный дом »»Датчики движения »»Дистанционное управление »»Фотореле
Производитель:
ВсеFamettoGaladLegrandTDMUnielVolpeКМ-ПрофильРесантаРоссияСтарлайтСтройСнаб

Лампа ДРЛ (Дуговая Ртутная Лампа) - дуговая ртутная люминофорная лампа высокого давления. Это одна из разновидностей электрических ламп, что широко используется для общего освещения объёмных территорий таких как заводские цеха, улицы, площадки и т.д. (где не предъявляется особые требования к цветопередаче ламп, но требуется от них высокой светоотдачи). Лампы ДРЛ имеют мощность 50 - 2000 Вт и изначально рассчитаны на работу в электрических сетях переменного тока с напряжением питания 220 В. (частота 50 Гц.). Для работы лампы необходимо пуско-регулирующее устройство в виде индуктивного  дросселя. 

Наименование

Мощность,
Вт

Длина,
мм (L)

Диаметр,
 мм (D)

Световой
поток, лм

Срок
службы, ч.

Тип цоколя

ДРЛ 125

125

178

76

5 900

12000

Е40

ДРЛ 250

250

228

91

13 500

12000

Е40

ДРЛ 400

400

292

122

24 000

15000

Е40

ДРЛ 700

700

357

152

41 000

20000

Е40

ДРЛ 1000

1000

411

167

59 000

18000

Е40

 

Возможно, Вас заинтересует:  

Мощные светодиодные лампы

Какие светодиодные лампы могут заменить ДРЛ 

Характеристики ДНаТ 

Коэффициент полезного действия светильников 

Условные обозначения светильников

световой поток и технические характеристики лампы, как подключить (схемы подключения)

Лампа ДНаТ – это один из наиболее экономных и эффективных источников света среди всех осветительных элементов газоразрядного типа. Именно поэтому их применяют уже более 60 лет для организации систем освещения на улицах. Они излучают яркий свет, обеспечивая видимость на дорогах при любой погоде. Любители растений используют осветительные устройства для ускорения роста и повышения урожайности. Сфера применения осветительных элементов достаточно широкая. Однако натриевые источники света имеют и недостатки.

Лампы ДНаТ, световой поток которых впечатляет, нужно правильно подключить. Для запуска осветителя следует приобрести дополнительное оборудование, которое обеспечивает его качественную и бесперебойную работу. Кроме того, необходимо изучить правила эксплуатации лампочки, чтобы она служила дольше. А вышедший из строя элемент нужно правильно утилизировать.

Доступно о том, что такое ДНаТ

ДНаТ (дуговая натриевая трубчатая) – это источник света в форме цилиндра. Все натриевые лампы имеют схожую конструкцию. В колбе из термостойкого ударопрочного стекла находится горелка со смесью газов. Именно в разрядной трубке образуется дуга, после появления которой лампа излучает свет.

Лампы ДНаТ 250 применяются практически повсюду. Они бывают разных мощностей – от 70 до 400Вт. Поэтому осветительный элемент можно подобрать для любого светильника.

Это интересно! В зависимости от уровня давления паров натрия в лампочке они бывают двух видов: низкого и высокого давления. Внешне они отличаются цветом светового потока. Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) излучают приглушенный желтый цвет, а устройство низкого давления (НЛНД) – ярко-желтый.

Подключить лампу ДНаТ 250 не получиться без ИЗУ и дросселя (балласт). Эти устройства можно приобрести сразу вместе с источником света.

Некоторые производители светильников создали лампочки со встроенным зажигающим устройством.

Конструкция

Строение газоразрядных лампочек практически не отличается. На вид это трубка цилиндрической формы с алюминиевым разъемным соединителем. Корпус изготовлен из ударопрочного термостойкого стекла. В колбу заключена горелка из оксида алюминия. Это материал устойчив к парам натрия, пропускает мощный световой поток и при этом не разрушается под воздействием высоких температур.

Полость разрядной трубки заполнена газовой смесью. Именно здесь образуется электронный заряд.

Снизу лампа ДНаТ 250 оснащена резьбовым цоколем из алюминия. Именно через держатель проходит ток на источник света.

Горелка

Разрядная трубка – это важнейший элемент осветительного устройства натриевого типа. Это тонкая колба цилиндрической формы, которая устойчива к высоким температурам и химическим веществам. По обоим краям горелки размещены электроды из вольфрама.

В трубку закачиваются пары ртути и натрия, которые образуют амальгаму натрия. Кроме того, состав горелки дополняется ксеноном, который отвечает за пуск лампочки и улучшает цветовой спектр.

На внутренней поверхности корпуса лампы размещены специальные прокладки, которые защищают разрядную трубку от проникновения кислорода. Эти детали очень важны, так как во время работы горелка разогревается до 1300°, и если в нее попадет воздух, то она может треснуть или взорваться. Именно поэтому важно сохранять вакуум в колбе устройства.

Цоколь

Подключить осветительный элемент к сети поможет цоколь. ДНаТ 250 оснащена резьбовым разъемным соединением типа Е (Эдисон). Для устройства с такой мощностью применяют держатель с маркировкой Е40. Цифра обозначает диаметр цоколя (мм). Важно правильно подобрать разъемный соединитель для патрона осветительной аппаратуры. Для этого нужно изучить техническую документацию.

Для лампочек ДНаТ на 50, 70, 100Вт применяется держатель Е27, а для источников света 150, 250, 400Вт – Е40.

Световой поток и технические характеристики лампы на 250 Вт

Чаще всего, ДНаТ на 250Вт устанавливают в наружные светильники так как лампы излучают мощный световой поток. Благодаря яркому свету устройство улучшает видимость даже при наличии взвеси в воздухе.

При выборе осветительного элемента нужно изучить ее параметры. Это поможет правильно подобрать осветительное устройство и определить сферу применения источника света.

Характеристики ДНаТ 250:

  1. Номинальная мощность – 250Вт.
  2. Напряжение на лампочке – 220Вт.
  3. Световой поток – 26000 Лм.
  4. Светоотдача – 108 ЛМ/Вт.
  5. Цветовая температура – 2000К.
  6. Коэффициент цветопередачи – 25Ra.
  7. Тип разъемного соединителя – Е40.
  8. Диаметр лампы – 48 мм.
  9. Длина лампы – 235 мм.
  10. Ресурс работы – 15000 часов.

ДНаТ 250 можно устанавливать в любом положении, на эффективность ее работы это не влияет. Устройство питается через пусковое регулирующее устройство от сети переменного тока с напряжением 220B и частотой 50Гц.

Принцип работы

Как упоминалось ранее, ДНаТ требует специального оборудования для запуска. Просто включить лампочку не получиться. Чтобы создать электрический заряд в горелке, нужен источник высокого напряжения. Именно для этого используют импульсное зажигающее устройство (ИЗУ).

Во время запуска горелка холодная, а ее электрическое сопротивление минимальное, поэтому ток стремительно увеличивается в цепи, из-за этого могут перегреться и разрушиться электроды. Чтобы этого не случилось, комплект для подключения ДНаТ 250 дополняется дросселем. Во время работы прибора создается магнитный поток, который направляется противоположно току, породившему его.

При подключении зажигающего устройства, оно начинает генерировать импульсы высокого напряжения в горелку. Тогда в газоразрядной среде образуется дуга, и лампа зажигается. А дроссель отвечает за нормальное функционирование прибора и стабилизацию напряжения.

Не так давно появились современные светильники, которые не требуют обязательного применения ИЗУ. В их корпус уже встроено пускорегулирующее устройство.

Достоинства и недостатки

Лампа ДНаТ 250 – это один из наиболее экономных и мощных осветительных элементов среди натриевых источников света. Она обладает следующими преимуществами:

  1. Излучает мощный световой поток даже при длительной работе.
  2. Срок службы составляет 15000 часов. Это показатель в 2 раза превышает ресурс работы альтернативных источников света с такой же мощностью.
  3. При минимальном потреблении энергии они способны освещать объемные пространства.
  4. ДНаТ 250 может применятся при температуре от-35 до +40°, при этом светоотдача не уменьшается.
  5. КПД лампочки достигает 30%.
  6. Корпус осветительного элемента устойчив к вибрациям и перепадам температуры.

Цветопередача ламп высокого давления вполне приемлемая, поэтому ее применяют для освещения производственных помещений, спортивных залов и т. д. А вот устройства с низким давлением сильнее искажают цвета, поэтому их не рекомендуется устанавливать в закрытых помещениях.

Несмотря на внушительный список достоинств, ДНаТ 250 обладают некоторыми минусами, которые ограничивают сферу их применения:

  1. Ближе к концу срока эксплуатации происходит уменьшение светоотдачи. Тогда светло-оранжевый свет постепенно тускнеет.
  2. Лампочки быстро реагируют на перепады напряжения в сети, из-за этого ресурс их работы снижается. Однако эту проблему поможет решить балласт.
  3. Низкая температура негативно отражается на работе устройства, тогда оно медленнее запускается, снижается светоотдача.
  4. Из-за сильного перегрева источника света во время работы существует риск повреждения его корпуса. Чтобы этого не случилось, их нужно устанавливать в закрытые светильники.
  5. Чтобы выйти в нормальный рабочий режим устройству понадобится от 5 до 10 минут. Это время необходимо для разогрева горелки. Потом лампа начинает светить ярко.
  6. Низкий уровень светопередачи, особенно у ламп с низким давлением, не позволяет их применять для освещения жилых помещений.
  7. Сильная пульсация тока во время работы устройства не способствует длительной работе. Из-за мерцания лампы глаза быстро устают.

ДНаТ 250 не рекомендуется устанавливать в системы освещения, которые быстро включаются и включаются. Это обусловлено тем, что устройству нужно не менее 5 минут для разогрева, а перед следующим запуском ей нужно остыть на протяжении нескольких часов (от 3 до 6 часов).

Сфера применения

ДНаТ 250 находят широкое применение в разных областях. Но чаще всего их используют для организации наружного освещения:

  1. Лампочки устанавливают в уличные светильники для освещения дорог, проспектов, шоссе, парков и т. д. Световой поток не уменьшается даже при тумане, ливне или снегопаде.
  2. Их вставляют в прожекторы в аэропортах, подземных переходах, на строительных площадках, придомовых территориях.
  3. ДНаТ с высокого давления применяются для фонового освещения больших помещений: спортивные, производственные, торговые комплексы. Их цветопередача выше, поэтому они позволяют различать цвета.
  4. Светильники с натриевыми лампами часто применяют для подсветки памятников и других архитектурных сооружений.
  5. С помощью натриевых ламп создают искусственное освещение для растений в теплицах или оранжереях. Они содержат большое инфракрасного и ультрафиолетового излучения, благодаря чему ускоряется фотосинтез, что положительно влияет на развитие и плодоношение разных культур.

ДНаТ 250 запрещено применять для освещения производственных помещений, где нужно точно распознавать цвета.

Схемы подключения

Чтобы запустить ДНаТ 250, нужно подготовить балласт и зажигающее устройство. Схему подключения можно найти на кожухе дросселя или ИЗУ. Для сбора комплекта может понадобиться компактный двухфазный щиток. Также ее можно установить в корпус светильника, если его размеры позволяют это сделать.

Согласно схеме, фаза подается к дросселю, потом она поступает на зажигающее устройство и после этого подключается ДНаТ.

Конденсатор поможет снять напряжение с проводки, поэтому его тоже рекомендуется использовать. Для ДНаТ 250 подойдет прибор емкостью 35 микрофарад.

Для запуска лампочки можно использовать зажигающее устройство с двумя или тремя точками подключения. По фото выше видно, что схемы подключения с применением разных ИЗУ отличаются.

Двухточечный ИЗУ

Перед работой нужно проверить дроссель и конденсатор тестером. Но сначала следует переключить его в режим максимального сопротивления. Так вы узнаете, повреждена изоляция приборов или нет.

Подключение ИЗУ с двумя выводами проводят параллельно источнику света. После дросселя фазный провод подсоединяется к клемме зажигающего устройства, а во второй выход вводится нулевая жила.

Двухконтактные приборы не рекомендуется применять для ДНаТ 250, так как напряжения во время зажигания лампы идет не только на нее, но и на балласт, а он не рассчитан на такую нагрузку. Это может привести к повреждению его изоляции.

Схема подключения с сайта lampa.dn.ua

Трехточечный ИЗУ

Чтобы понять, как подключить лампу ДНаТ 250, изучите инструкцию:

  1. Отыщите 2 проводка с отрицательным зарядом на щитке, один подведите к лампочке, а второй подсоедините к точке ИЗУ с пометкой «N». Балласт нужно устанавливать только в разрыв фазного кабеля (но не нулевого), который идет к лампе.
  2. Расключите фазный провод. Одну жилу с щитка вставьте во входящий контакт на балласте. А кабель из выходящего контакта подсоедините к зажиму с маркировкой «В» на ИЗУ.
  3. Вставьте в средний вывод зажигающего устройства провод и проведите его к лампе.

Конденсатор подключается параллельно всей цепи. Для этого одну жилу вводят в фазу на щитке, а вторую – в ноль. После этого протяните провод и разведите его концы на патроне.

Схема подключения с сайта lampa.dn.ua

Особенности эксплуатации

ДНаТ 250 во время работы сильно нагревается, поэтому нужно соблюдать некоторые правила во время использования лампы:

  1. Не трогайте корпус на протяжении 15 минут после отключения светильника.
  2. Не прикасайтесь к лампочке голыми руками, на колбе останется жир, который после нагревания прибора превратится в темные пятна. Тогда повышается риск повреждения корпуса на этих участках.
  3. Обеспечьте источнику света и балласту вентиляцию, так как они нуждаются в охлаждении. Устанавливайте их на значительном расстоянии от воспламеняющихся устройств.

Берегите осветительный элемент от ударов, так как при его взрыве осколки летят на большое расстояние. Если при этом повредится горелка, то в помещение попадет ртуть, тогда его нужно будет обеззараживать.

Возможные неисправности

Во время эксплуатации лампы могут появляться различные проблемы. Иногда, случается так, что ДНаТ 250 мигает, тогда, возможно, придется заменить источник света. Если после этого проблема не исчезла, то это может быть связано с тем, что напряжение в сети слишком низкое.

Лампочка может периодически гаснуть из-за плохого контакта или скачка напряжения. Еще она возможная причина – межвитковое замыкание, тогда нарушается изоляция обмоток катушки. Чтобы исправить проблему, замените балласт.

Если мигает новая лампа, а дроссель и зажигающее устройство исправные, то дайте время устройству разогреться.

Иногда случается так, что ИЗУ трещит, а светильник не зажигается. Это может быть связано с тем, что оборвался провод, идущий от источника света на зажигающее устройство. Тогда нужно проверить проводку и зачистить контакты.

Утилизация лампочек

ДНаТ 250 содержат токсичную ртуть, которая может заразить помещение. Чтобы этого не случилось, относите лампочку, вышедшую из строя в специальные организации, которые занимаются утилизацией опасных отходов.

Осторожно! Выбрасывать лампу в мусорный бак или закапывать в землю запрещено.

Основные выводы

Лампы ДНаТ 250 излучают мощный световой поток, расходуют минимальное количество энергии, способны нормально функционировать при тумане, снегопаде, сильном дожде. Именно поэтому их чаще всего используют для освещения улиц.

К недостаткам ДНаТ относят слабую цветопередачу и сильную пульсацию тока, поэтому их не применяют для освещения домов или помещений с высокой производительностью.

Для подключения лампы нужно приобрести ИЗУ, дроссель, конденсатор.

Также следует выучить правила эксплуатации прибора, чтобы не повредиться и продлить срок его службы.

Кроме того, следует помнить, что в колбе устройства находятся пары ртути, поэтому после выхода из строя его нужно правильно утилизировать.

Предыдущая

Лампы и светильникиКак проверить и подключить ИЗУ для ДНаТ своими руками

Следующая

Лампы и светильникиКак поменять лампу в светильнике на натяжном и подвесном потолке

световой поток и технические хаpaктеристики лампы, как подключить (схемы подключения) > Свет и светильники

Лампа ДНаТ – это один из наиболее экономных и эффективных источников света среди всех осветительных элементов газоразрядного типа. Именно поэтому их применяют уже более 60 лет для организации систем освещения на улицах. Они излучают яркий свет, обеспечивая видимость на дорогах при любой погоде. Любители растений используют осветительные устройства для ускорения роста и повышения урожайности. Сфера применения осветительных элементов достаточно широкая. Однако натриевые источники света имеют и недостатки.

Лампы ДНаТ, световой поток которых впечатляет, нужно правильно подключить. Для запуска осветителя следует приобрести дополнительное оборудование, которое обеспечивает его качественную и бесперебойную работу. Кроме того, необходимо изучить правила эксплуатации лампочки, чтобы она служила дольше. А вышедший из строя элемент нужно правильно утилизировать.

Содержание

Доступно о том, что такое ДНаТ

ДНаТ (дуговая натриевая трубчатая) – это источник света в форме цилиндра. Все натриевые лампы имеют схожую конструкцию. В колбе из термостойкого ударопрочного стекла находится горелка со смесью газов. Именно в разрядной трубке образуется дуга, после появления которой лампа излучает свет.

Лампы ДНаТ 250 применяются пpaктически повсюду. Они бывают разных мощностей – от 70 до 400Вт. Поэтому осветительный элемент можно подобрать для любого светильника.

Это интересно! В зависимости от уровня давления паров натрия в лампочке они бывают двух видов: низкого и высокого давления. Внешне они отличаются цветом светового потока. Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) излучают приглушенный желтый цвет, а устройство низкого давления (НЛНД) – ярко-желтый.

Подключить лампу ДНаТ 250 не получиться без ИЗУ и дросселя (балласт). Эти устройства можно приобрести сразу вместе с источником света.

Некоторые производители светильников создали лампочки со встроенным зажигающим устройством.

Конструкция

Строение газоразрядных лампочек пpaктически не отличается. На вид это трубка цилиндрической формы с алюминиевым разъемным соединителем. Корпус изготовлен из ударопрочного термостойкого стекла. В колбу заключена горелка из оксида алюминия. Это материал устойчив к парам натрия, пропускает мощный световой поток и при этом не разрушается под воздействием высоких температур.

Полость разрядной трубки заполнена газовой смесью. Именно здесь образуется электронный заряд.

Снизу лампа ДНаТ 250 оснащена резьбовым цоколем из алюминия. Именно через держатель проходит ток на источник света.

Горелка

Разрядная трубка – это важнейший элемент осветительного устройства натриевого типа. Это тонкая колба цилиндрической формы, которая устойчива к высоким температурам и химическим веществам. По обоим краям горелки размещены электроды из вольфрама.

В трубку закачиваются пары ртути и натрия, которые образуют амальгаму натрия. Кроме того, состав горелки дополняется ксеноном, который отвечает за пуск лампочки и улучшает цветовой спектр.

На внутренней поверхности корпуса лампы размещены специальные прокладки, которые защищают разрядную трубку от проникновения кислорода. Эти детали очень важны, так как во время работы горелка разогревается до 1300°, и если в нее попадет воздух, то она может треснуть или взорваться. Именно поэтому важно сохранять вакуум в колбе устройства.

Цоколь

Подключить осветительный элемент к сети поможет цоколь. ДНаТ 250 оснащена резьбовым разъемным соединением типа Е (Эдисон). Для устройства с такой мощностью применяют держатель с маркировкой Е40. Цифра обозначает диаметр цоколя (мм). Важно правильно подобрать разъемный соединитель для патрона осветительной аппаратуры. Для этого нужно изучить техническую документацию.

Для лампочек ДНаТ на 50, 70, 100Вт применяется держатель Е27, а для источников света 150, 250, 400Вт – Е40.

Световой поток и технические хаpaктеристики лампы на 250 Вт

Чаще всего, ДНаТ на 250Вт устанавливают в наружные светильники так как лампы излучают мощный световой поток. Благодаря яркому свету устройство улучшает видимость даже при наличии взвеси в воздухе.

При выборе осветительного элемента нужно изучить ее параметры. Это поможет правильно подобрать осветительное устройство и определить сферу применения источника света.

Хаpaктеристики ДНаТ 250:

  1. Номинальная мощность – 250Вт.
  2. Напряжение на лампочке – 220Вт.
  3. Световой поток – 26000 Лм.
  4. Светоотдача – 108 ЛМ/Вт.
  5. Цветовая температура – 2000К.
  6. Коэффициент цветопередачи – 25Ra.
  7. Тип разъемного соединителя – Е40.
  8. Диаметр лампы – 48 мм.
  9. Длина лампы – 235 мм.
  10. Ресурс работы – 15000 часов.
Читайте также  Как подобрать лампу для цветов и комнатных растений

ДНаТ 250 можно устанавливать в любом положении, на эффективность ее работы это не влияет. Устройство питается через пусковое регулирующее устройство от сети переменного тока с напряжением 220B и частотой 50Гц.

Принцип работы

Как упоминалось ранее, ДНаТ требует специального оборудования для запуска. Просто включить лампочку не получиться. Чтобы создать электрический заряд в горелке, нужен источник высокого напряжения. Именно для этого используют импульсное зажигающее устройство (ИЗУ).

Во время запуска горелка холодная, а ее электрическое сопротивление минимальное, поэтому ток стремительно увеличивается в цепи, из-за этого могут перегреться и разрушиться электроды. Чтобы этого не случилось, комплект для подключения ДНаТ 250 дополняется дросселем. Во время работы прибора создается магнитный поток, который направляется противоположно току, породившему его.

При подключении зажигающего устройства, оно начинает генерировать импульсы высокого напряжения в горелку. Тогда в газоразрядной среде образуется дуга, и лампа зажигается. А дроссель отвечает за нормальное функционирование прибора и стабилизацию напряжения.

Не так давно появились современные светильники, которые не требуют обязательного применения ИЗУ. В их корпус уже встроено пускорегулирующее устройство.

Достоинства и недостатки

Лампа ДНаТ 250 – это один из наиболее экономных и мощных осветительных элементов среди натриевых источников света. Она обладает следующими преимуществами:

  1. Излучает мощный световой поток даже при длительной работе.
  2. Срок службы составляет 15000 часов. Это показатель в 2 раза превышает ресурс работы альтернативных источников света с такой же мощностью.
  3. При минимальном потрeблении энергии они способны освещать объемные прострaнcтва.
  4. ДНаТ 250 может применятся при температуре от-35 до +40°, при этом светоотдача не уменьшается.
  5. КПД лампочки достигает 30%.
  6. Корпус осветительного элемента устойчив к вибрациям и перепадам температуры.

Цветопередача ламп высокого давления вполне приемлемая, поэтому ее применяют для освещения производственных помещений, спортивных залов и т. д. А вот устройства с низким давлением сильнее искажают цвета, поэтому их не рекомендуется устанавливать в закрытых помещениях.

Несмотря на внушительный список достоинств, ДНаТ 250 обладают некоторыми минусами, которые ограничивают сферу их применения:

  1. Ближе к концу срока эксплуатации происходит уменьшение светоотдачи. Тогда светло-оранжевый свет постепенно тускнеет.
  2. Лампочки быстро реагируют на перепады напряжения в сети, из-за этого ресурс их работы снижается. Однако эту проблему поможет решить балласт.
  3. Низкая температура негативно отражается на работе устройства, тогда оно медленнее запускается, снижается светоотдача.
  4. Из-за сильного перегрева источника света во время работы существует риск повреждения его корпуса. Чтобы этого не случилось, их нужно устанавливать в закрытые светильники.
  5. Чтобы выйти в нормальный рабочий режим устройству понадобится от 5 до 10 минут. Это время необходимо для разогрева горелки. Потом лампа начинает светить ярко.
  6. Низкий уровень светопередачи, особенно у ламп с низким давлением, не позволяет их применять для освещения жилых помещений.
  7. Сильная пульсация тока во время работы устройства не способствует длительной работе. Из-за мерцания лампы глаза быстро устают.

ДНаТ 250 не рекомендуется устанавливать в системы освещения, которые быстро включаются и включаются. Это обусловлено тем, что устройству нужно не менее 5 минут для разогрева, а перед следующим запуском ей нужно остыть на протяжении нескольких часов (от 3 до 6 часов).

Сфера применения

ДНаТ 250 находят широкое применение в разных областях. Но чаще всего их используют для организации наружного освещения:

  1. Лампочки устанавливают в уличные светильники для освещения дорог, проспектов, шоссе, парков и т. д. Световой поток не уменьшается даже при тумане, ливне или снегопаде.
  2. Их вставляют в прожекторы в аэропортах, подземных переходах, на строительных площадках, придомовых территориях.
  3. ДНаТ с высокого давления применяются для фонового освещения больших помещений: спортивные, производственные, торговые комплексы. Их цветопередача выше, поэтому они позволяют различать цвета.
  4. Светильники с натриевыми лампами часто применяют для подсветки памятников и других архитектурных сооружений.
  5. С помощью натриевых ламп создают искусственное освещение для растений в теплицах или оранжереях. Они содержат большое инфpaкрасного и ультрафиолетового излучения, благодаря чему ускоряется фотосинтез, что положительно влияет на развитие и плодоношение разных культур.

ДНаТ 250 запрещено применять для освещения производственных помещений, где нужно точно распознавать цвета.

Схемы подключения

Чтобы запустить ДНаТ 250, нужно подготовить балласт и зажигающее устройство. Схему подключения можно найти на кожухе дросселя или ИЗУ. Для сбора комплекта может понадобиться компактный двухфазный щиток. Также ее можно установить в корпус светильника, если его размеры позволяют это сделать.

Читайте также  Как сделать светильник из изолона своими руками: пошаговая инструкция

Согласно схеме, фаза подается к дросселю, потом она поступает на зажигающее устройство и после этого подключается ДНаТ.

Конденсатор поможет снять напряжение с проводки, поэтому его тоже рекомендуется использовать. Для ДНаТ 250 подойдет прибор емкостью 35 микрофарад.

Для запуска лампочки можно использовать зажигающее устройство с двумя или тремя точками подключения. По фото выше видно, что схемы подключения с применением разных ИЗУ отличаются.

Двухточечный ИЗУ

Перед работой нужно проверить дроссель и конденсатор тестером. Но сначала следует переключить его в режим максимального сопротивления. Так вы узнаете, повреждена изоляция приборов или нет.

Подключение ИЗУ с двумя выводами проводят параллельно источнику света. После дросселя фазный провод подсоединяется к клемме зажигающего устройства, а во второй выход вводится нулевая жила.

Двухконтактные приборы не рекомендуется применять для ДНаТ 250, так как напряжения во время зажигания лампы идет не только на нее, но и на балласт, а он не рассчитан на такую нагрузку. Это может привести к повреждению его изоляции.

Схема подключения с сайта lampa.dn.ua

Трехточечный ИЗУ

Чтобы понять, как подключить лампу ДНаТ 250, изучите инструкцию:

  1. Отыщите 2 проводка с отрицательным зарядом на щитке, один подведите к лампочке, а второй подсоедините к точке ИЗУ с пометкой «N». Балласт нужно устанавливать только в разрыв фазного кабеля (но не нулевого), который идет к лампе.
  2. Расключите фазный провод. Одну жилу с щитка вставьте во входящий контакт на балласте. А кабель из выходящего контакта подсоедините к зажиму с маркировкой «В» на ИЗУ.
  3. Вставьте в средний вывод зажигающего устройства провод и проведите его к лампе.

Конденсатор подключается параллельно всей цепи. Для этого одну жилу вводят в фазу на щитке, а вторую – в ноль. После этого протяните провод и разведите его концы на патроне.

Схема подключения с сайта lampa.dn.ua

Особенности эксплуатации

ДНаТ 250 во время работы сильно нагревается, поэтому нужно соблюдать некоторые правила во время использования лампы:

  1. Не трогайте корпус на протяжении 15 минут после отключения светильника.
  2. Не прикасайтесь к лампочке гoлыми руками, на колбе останется жир, который после нагревания прибора превратится в темные пятна. Тогда повышается риск повреждения корпуса на этих участках.
  3. Обеспечьте источнику света и балласту вентиляцию, так как они нуждаются в охлаждении. Устанавливайте их на значительном расстоянии от воспламеняющихся устройств.

Берегите осветительный элемент от ударов, так как при его взрыве осколки летят на большое расстояние. Если при этом повредится горелка, то в помещение попадет ртуть, тогда его нужно будет обеззараживать.

Возможные неисправности

Во время эксплуатации лампы могут появляться различные проблемы. Иногда, случается так, что ДНаТ 250 мигает, тогда, возможно, придется заменить источник света. Если после этого проблема не исчезла, то это может быть связано с тем, что напряжение в сети слишком низкое.

Лампочка может периодически гаснуть из-за плохого контакта или скачка напряжения. Еще она возможная причина – межвитковое замыкание, тогда нарушается изоляция обмоток катушки. Чтобы исправить проблему, замените балласт.

Если мигает новая лампа, а дроссель и зажигающее устройство исправные, то дайте время устройству разогреться.

Иногда случается так, что ИЗУ трещит, а светильник не зажигается. Это может быть связано с тем, что оборвался провод, идущий от источника света на зажигающее устройство. Тогда нужно проверить проводку и зачистить контакты.

Утилизация лампочек

ДНаТ 250 содержат токсичную ртуть, которая может заразить помещение. Чтобы этого не случилось, относите лампочку, вышедшую из строя в специальные организации, которые занимаются утилизацией опасных отходов.

Осторожно! Выбрасывать лампу в мусорный бак или закапывать в землю запрещено.

Основные выводы

Лампы ДНаТ 250 излучают мощный световой поток, расходуют минимальное количество энергии, способны нормально функционировать при тумане, снегопаде, сильном дожде. Именно поэтому их чаще всего используют для освещения улиц.

К недостаткам ДНаТ относят слабую цветопередачу и сильную пульсацию тока, поэтому их не применяют для освещения домов или помещений с высокой производительностью.

Для подключения лампы нужно приобрести ИЗУ, дроссель, конденсатор.

Также следует выучить правила эксплуатации прибора, чтобы не повредиться и продлить срок его службы.

Кроме того, следует помнить, что в колбе устройства находятся пары ртути, поэтому после выхода из строя его нужно правильно утилизировать.

ПредыдущаяЛампы и светильникиКак проверить и подключить ИЗУ для ДНаТ своими рукамиСледующаяЛампы и светильникиКак поменять лампу в светильнике на натяжном и подвесном потолке

Световой поток лампы днат 250

Таблица 1. Параметры типовых ламп и светильников ДРЛ и ДНаТ

ВидТипНоминальная мощность, ВтПотребляемая активная мощность, ВтСреднее время горения, часовСветовой поток лампы, Лм (начальный)Средний световой поток с учетом КПД светорассеивателя светильника, Лм (начальный)Средний световой поток светильника с лампой, Лм
(через 3 месяца эксплуатации)

Для подбора LED аналогов *

Средний световой поток с учетом КПД светорассеивателя светильника, Лм (через 1 год эксплуатации)ДРЛДРЛ-12512514012 0006 0004 4003 1002 600ДРЛ-25025028012 00013 2009 6506 8005 800ДРЛ-40040046015 00024 00017 50012 300
10 500ДРЛ-70070082020 00041 00029 95021 000
18 000ДНаТДНаТ-5050556 0003 7002 8002 4002 200ДНаТ-7070806 0006 0004 4003 9003 500ДНаТ-1001001156 0009 4006 8506 0005 500ДНаТ-15015017010 00014 50010 6009 4008 500ДНаТ-25025030015 00026 00019 00016 700
15 200ДНаТ-40040047015 00048 00035 10033 800
28 000

* Световой поток с учетом потерь в отражателе светильника и первичной деградации ламп (в зависимости от их типа) при начальной эксплуатации.

Таблица 2. Сравнительные характеристики светильников с лампами ДРЛ, ДНАТ и LED(светодиодный)

Тип лампыДРЛДНаТСветодиодный светильник, модификаций 2014 года
Начальная светоотдача
с учетом КПД светильника
(только лампы)
33 Лм/Вт
(46 Лм/Вт)60 Лм/Вт
(83 Лм/Вт)115 Лм/Вт
(130 Лм/Вт, варьируется 90-135 Лм/Вт
от типа светодиодов)
Снижение
светового потока
через 3 месяца (1 год эксплуатации)30%
( 40% )
12%
( 20% )
2%
( 4% )
Светоотдача
с учетом КПД светильника
через 3 месяца /1 год эксплуатации23 Лм/Вт
( 20 Лм/Вт )
51 Лм/Вт
( 48 Лм/Вт )
112 ЛМ/Вт
( 110 Лм/Вт )
Срок службы, часов12 000
(3 года*)10 000
(2,5 года*)80 000
(21 год*)Контрастность и цветопередачаслабаяочень слабаявысокаяМеханическая
прочностьсредняясредняяотличнаяТемпературная устойчивостьслабаяочень слабаяотличнаяУстойчивость к перепадамслабаяслабаяотличнаяВремя выхода
в рабочий режим10-15 мин10-15 мин1-2 секундыНагреваетсясильносильноумеренноЭкологическая безопасностьлампа содержит до 100 мг паров ртутилампа содержит натриево-ртутную амальгаму и ксенонабсолютно безвредна

* Среднее время работы уличного освещения 3800 часов в год (Моссвет, Ленсвет)


МИФ №2. Световой поток светильников ДРЛ и ДНаТ примерно равен справочным данным ламп
ДРЛ и ДНаТ .
Как правило справочные таблицы светового потока приведены НЕ для светильников ДРЛ и ДНАТ , а для ламп ДРЛ и ДНАТ. Только часть светового потока лампы светит прямо из светильника , остальная часть светового потока должна отразится от светорассеивателя. Отражатель-рассеиватель светильника имеет большие потери, связанные с невозможностью собрать и сформировать весь световой поток из оптико-геометрических сложностей в изготовлении отражателя, а также из больших потерь отражающего материала, для которого ключевым параметром является надежность и цена, а не оптические свойства. Таким образом потери из-за отражателя составляют около 20-25%. Если в светильники есть защитное стекло, оно также вноси потери до 10%.
Вывод: реальная разница между световым потоком светильника ДРЛ и ДНаТ и паспортным лампы составляет около 27% (25..35%)

МИФ №3. При световых расчетах можно ориентироваться на паспортный световой поток светильника (световой поток ламп ДРЛ и ДНаТ с учетом потерь отражателя светильника).
Лампы ДРЛ и ДНаТ имеют сильную деградацию в процессе первичной эксплуатации, которую необходимо учитывать сразу при световых расчетах!
Лампы ДРЛ через три месяца теряют порядка 30%
светового потока, а через 1 год эксплуатации 40% светового потока!
Лампы ДНаТ через три месяца теряют порядка 15% светового потока, а через 1 год эксплуатации 20% светового потока!
Вывод: для расчетов освещенности для светильников с лампами ДРЛ и ДНаТ необходимо учитывать НЕ начальный (паспортный) световой поток, а световой поток после начальной эксплуатации , например через 3 месяца, а лучше 1 год эксплуатации!

Примечание: В реальности светодиоды
тоже не идеальны, и есть факторы которые тоже вызывают деградацию светового потока. Но для качественных светильников с правильно рассчитанным теплоотводом и стабилизаторами тока, деградация является незначительной и ей можно пренебречь.

Светодиоды через три месяца теряют порядка 2%
светового потока, а через 1 год эксплуатации 4% светового потока!

МИФ №4. Эксплуатация светильников ДРЛ и ДНАТ, дороже светодиодных на стоимость ламп и работ по их замене.
Эксплуатация светильников ДРЛ и ДНаТ, конечно в основном это недешевые работы по замене перегоревших и быстро деградирующих ламп, где нужно учесть не только закупку самих ламп, но и в основном стоимость дорогих высотных работ с вышкой.
Также с ледует учитывать существенные дополнительные работы в процессе эксплуатации по удалении пыли и грязи с рассеивателей и отражателей светильников. Нужно достаточно часто протирать светильники, причем аккуратно, учитывая хрупкость ламп. Это является достаточно дорогим и НЕОБХОДИМЫМ обслуживанием. Если вовремя не протирать отражатель и рассеиватель светильника, потери светового потока могут составить до 50%!
Вывод: Светодиодные светильники тоже пылятся, но их конструкция (за счет плоского стекла и герметичного корпуса, а также отсутствия отражателя, которому предъявляются повышенные требования по чистоте), нуждается в существенно более редком и простом обслуживания в процессе эксплуатации.

Светодиодные светильники LED

Перенапряжение и светодиоды.
На светодиод как на таковой подавать напряжение нельзя из-за его ВАХ(вольт-амперная характеристика). Либо он не загорится, либо сгорит, поэтому светодиод управляется током. Самый простой способ – через резистор. В светильнике для подачи «съедобного» тока на светодиодную цепь предусмотрен так называемый драйвер. Драйвер не только выступает в роли преобразователя (адаптера), но также предохраняет светодиоды от перенапряжения и скачков в электросети. В случае удар на себя принимает именно драйвер, что существенно снижает стоимость не гарантийного ремонта светильника.

ДНАТ — популярная натриевая лампа, которая чаще всего используется в автомобильных сервисах и на фабриках. Что она собой представляет, каков у нее принцип работы, достоинства и недостатки, какие имеет лампа днат 250 технические характеристики? Об этом и другом далее.

Что это за лампы

Дуговая натриевая трубчатая лампа, которая работает на высоком или низком давлении, в зависимости от того, какой имеет объем парциальное паровое давление. Работает от того, что нагреваются пары натрия. То есть функционирование происходит благодаря резонансному натриевому излучению. Из-за того, что спектр цветовой передачи монохроматичен и существует существенное мерцание светоисточника, то этот экономичный вид светильника используется для того, чтобы осветить масштабную наружную площадь. К примеру, им можно осветить улицу, транспортную магистраль, туннель, вокзал, аэропорт и промышленную территорию. Применяется активно в уличном, утилитарном, архитектурном и декоративном освещении.

Стоит отметить, что светильник днат 250 низкого давления практически не используется, поскольку натриевые пары агрессивны для обычного стекла. В результате работают они только из боросиликатной разновидности. Кроме того, они сильно зависят от погодных условий.

Важно! ДНАТ на 250 ватт — осветительное устройство, вызывающее квазинепрерывный вид спектра ограниченного диапазона.

Плюсы и минусы

Достоинство заключается в экономичности, высокой световой отдаче (КПД равен 30%) и большом сроке эксплуатации — от 12 до 25 000 часов. Из недостатков можно отметить достаточно продолжительное время зажигания. Кроме того, работает такая лампа плохо при плохих погодных условиях.

Характеристики

Согласно статистике со средними характеристиками, сегодня ДНАТ 250 ватт выпускается с энергопотреблением в 120 вольт, светопотоком в 26 тысяч люменов, Е40 цоколем, 250 миллиметров длиной и 48 сантиметров диаметром.

Технические характеристики остальных моделей колеблются на следующих параметрах: срок службы 25000 часов, температура работы 40 градусов, тип резьбы цоколя — Е27, энергопотребление — 1000 ватт, напряжение — 120 вольт, световой поток — 130 тысяч люменов, светоотдача — 130 люменов на ватт, длина волны — 640 ньютон на метр, масса 30 граммов, а пульсация светопотока 70%.

Конструкция

Конструкцию ДНАТ можно изучить на представленной схеме ниже. Как правило, каждая модель состоит из разрядной трубки, электрода, керамической заглушки, ниобийного и бариевого штенгеля, а также винтового цоколя. Главные компоненты системы при этом индуктивный дроссель с изу и фазокомпенсирующим конденсатом. Дроссель занимается ограничением дугового тока, ИЗУ — повышением создавшегося напряжения в дуге. Основное предназначение конденсатора — снижение нагрузки электрической сети.

Важно! Этот компонент является дополнительным и необязательным, но он продлевает срок эксплуатации осветительного оборудования.

Горелка

Горелка — оборудование, которое заполняется буферными и инертными газами с амальгамой, то есть натриевого и ртутного сплава. Буферные газы включают в себя ксенон для легкого старта осветительному прибору. Как правило, она помещается в колбу, которая выполнена из тугоплавкого боросиликатного стекла с глубоким вакуумом. Дополняется цоколем. Благодаря наличию вакуума колба является своеобразным термосом, который позволяет создать пуск с нормальной работой натриевой горелкой на низкой температуре. Одновременно с этим уменьшаются тепловые потери с ресурсом прибора.

Стоит отметить, что иногда в одной колбе находятся несколько горелок для повышения мощности источника без повышения его объемом. Благодаря этому уменьшаются тепловые потери, и обеспечивается высокий коэффициент полезного действия.

Цоколь

Цоколь на лампочку в 250 ватт есть двух видов: Е27 и Е40. Бывают осветительные приборы одноцокольные и двухцокольные. Стоит отметить, что чаще всего ставится резьбовая разновидность эдисонового цоколя.

Принцип работы

После того, как ток попадает на лампочку ДНАТ, начинается процесс его нагревания в горелке изу, где выделяется алюминиевый оксин. Тогда импульсы отправляются в дуговой заряд. В результате возникает тусклый свет.

Важно! Горелка разогревается в течение 10 минут и источник уже светится ярко. Поддерживает его энергию дроссель.

Область применения

Светильники ДНАТ служат, для того чтобы освещать большие территории с широкими улицами, автомобильными магистралями, туннелями, спортивными комплексами, аэропортами, железнодорожными вокзалами, архитектурными сооружениями, цехами и складами. Очень часто применяются там, где выращивают тепличные культуры. Отличаются тем, что хорошо греются и заменяют в некотором плане солнце растениям.

Схемы подключения

Посмотреть схему подключения осветительного прибора можно на схеме ниже. Если ее разобрать детальнее, то ИЗУ служит устройством для пускового высоковольтного импульса. После того, как по ней пройдет ток, необходимо его ограничение электромагнитным или электронным балластом, а именно дросселем, катушкой, имеющей незамкнутый магнитопровод. Дроссель подключается рядом с лампочкой, а ИЗУ включается параллельно.

Важно! Балласт всегда должен подключаться в разрыв фазы.

Лучше, чтобы в схеме обязательно был конденсатор. На схеме он показан буквой С. Он подавит помехи и снизит пусковой ток. В результате будет продлен срок эксплуатации. Главное — чтобы он имел оптимальную электроемкость. Для ДНАТ 250 ватт будет достаточно 35 мкф.

Двухточечный ИЗУ

Подключить ИЗУ с двумя выводами можно параллельным образом к светоисточнику. После дроссельной установки фазный провод нужно подсоединить к клемме зажигающего устройства, а во второй выход ввести нулевую жилу. Двухконтактный ИЗУ не рекомендуется ставить на ДНАТ 250 ватт, поскольку напряжение в течение работы идет не только на лампочку, но и на горелку. В результате может быть повреждена изоляция и, как следствие, может произойти сбой работы.

Трехточечный ИЗУ

Для подключения трехточечного ИЗУ нужно отыскать несколько проводков, имеющих отрицательный заряд на щитке. Один следует подвести к лампочке, а другой подсоединить к горелке. Балласт стоит поставить на разрыв фазы, но не нулевой. Далее нужно расключить фазный провод. Для этого одну щитовую жилу вставить в балластный контакт, а выходящий кабель из контакта подсоединить к кабелю В. В конце следует вставить провод в отделение среднего вывода ИЗУ и провести к лампочке.

Важно! Конденсатор при этом подключается параллельным образом электроцепи. Для этого одна жила вводится в щитовую фазу, а вторая подсоединяется к нулю на патроне.

Меры безопасности

Во время своей работы лампочка, рассчитанная на 250 ватт, способна чрезмерно нагреваться. По этой причине необходимо соблюдение некоторых правил при использовании светоисточника. Нельзя трогать корпусную часть в течение 20 минут, после того, как будет отключен светильник. Кроме того, прикасаться оголенными руками к колбе нельзя из-за оставления жира. В результате нагревания кожный жир превратится в копоть и повредит корпус осветительного оборудования. Помимо этого, важно сделать для светоисточника и балласта вентиляционную систему, поскольку это два элемента, которые должны время от времени охлаждаться. Ставить их следует вдалеке от легковоспламеняющихся устройств.

Важно! Обязательно следует беречь прибор от физических ударов. Во время взрыва осколки натриевой лампочки могут разлететься на большую площадь. При этом в ней содержится опасная ртуть, в результате попадания которой на производстве понадобиться срочная эвакуация людей и обеззараживания помещения.

В целом, ламп ДНАТ 250 — модель, благодаря которой можно достичь качественного и эффективного освещения в любом производственном освещении. Отличается конструктивно от других светильников, подключается в двухточечном и трехточечном ИЗУ.

Лампа ДНаТ – это один из наиболее экономных и эффективных источников света среди всех осветительных элементов газоразрядного типа. Именно поэтому их применяют уже более 60 лет для организации систем освещения на улицах. Они излучают яркий свет, обеспечивая видимость на дорогах при любой погоде. Любители растений используют осветительные устройства для ускорения роста и повышения урожайности. Сфера применения осветительных элементов достаточно широкая. Однако натриевые источники света имеют и недостатки.

Лампы ДНаТ, световой поток которых впечатляет, нужно правильно подключить. Для запуска осветителя следует приобрести дополнительное оборудование, которое обеспечивает его качественную и бесперебойную работу. Кроме того, необходимо изучить правила эксплуатации лампочки, чтобы она служила дольше. А вышедший из строя элемент нужно правильно утилизировать.

Доступно о том, что такое ДНаТ

ДНаТ (дуговая натриевая трубчатая) – это источник света в форме цилиндра. Все натриевые лампы имеют схожую конструкцию. В колбе из термостойкого ударопрочного стекла находится горелка со смесью газов. Именно в разрядной трубке образуется дуга, после появления которой лампа излучает свет.

Лампы ДНаТ 250 применяются практически повсюду. Они бывают разных мощностей – от 70 до 400Вт. Поэтому осветительный элемент можно подобрать для любого светильника.

Это интересно! В зависимости от уровня давления паров натрия в лампочке они бывают двух видов: низкого и высокого давления. Внешне они отличаются цветом светового потока. Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) излучают приглушенный желтый цвет, а устройство низкого давления (НЛНД) – ярко-желтый.

Подключить лампу ДНаТ 250 не получиться без ИЗУ и дросселя (балласт). Эти устройства можно приобрести сразу вместе с источником света.

Некоторые производители светильников создали лампочки со встроенным зажигающим устройством.

Конструкция

Строение газоразрядных лампочек практически не отличается. На вид это трубка цилиндрической формы с алюминиевым разъемным соединителем. Корпус изготовлен из ударопрочного термостойкого стекла. В колбу заключена горелка из оксида алюминия. Это материал устойчив к парам натрия, пропускает мощный световой поток и при этом не разрушается под воздействием высоких температур.

Полость разрядной трубки заполнена газовой смесью. Именно здесь образуется электронный заряд.

Снизу лампа ДНаТ 250 оснащена резьбовым цоколем из алюминия. Именно через держатель проходит ток на источник света.

Горелка

Разрядная трубка – это важнейший элемент осветительного устройства натриевого типа. Это тонкая колба цилиндрической формы, которая устойчива к высоким температурам и химическим веществам. По обоим краям горелки размещены электроды из вольфрама.

В трубку закачиваются пары ртути и натрия, которые образуют амальгаму натрия. Кроме того, состав горелки дополняется ксеноном, который отвечает за пуск лампочки и улучшает цветовой спектр.

На внутренней поверхности корпуса лампы размещены специальные прокладки, которые защищают разрядную трубку от проникновения кислорода. Эти детали очень важны, так как во время работы горелка разогревается до 1300°, и если в нее попадет воздух, то она может треснуть или взорваться. Именно поэтому важно сохранять вакуум в колбе устройства.

Цоколь

Подключить осветительный элемент к сети поможет цоколь. ДНаТ 250 оснащена резьбовым разъемным соединением типа Е (Эдисон). Для устройства с такой мощностью применяют держатель с маркировкой Е40. Цифра обозначает диаметр цоколя (мм). Важно правильно подобрать разъемный соединитель для патрона осветительной аппаратуры. Для этого нужно изучить техническую документацию.

Для лампочек ДНаТ на 50, 70, 100Вт применяется держатель Е27, а для источников света 150, 250, 400Вт – Е40.

Световой поток и технические характеристики лампы на 250 Вт

Чаще всего, ДНаТ на 250Вт устанавливают в наружные светильники так как лампы излучают мощный световой поток. Благодаря яркому свету устройство улучшает видимость даже при наличии взвеси в воздухе.

При выборе осветительного элемента нужно изучить ее параметры. Это поможет правильно подобрать осветительное устройство и определить сферу применения источника света.

Характеристики ДНаТ 250:

  1. Номинальная мощность – 250Вт.
  2. Напряжение на лампочке – 220Вт.
  3. Световой поток – 26000 Лм.
  4. Светоотдача – 108 ЛМ/Вт.
  5. Цветовая температура – 2000К.
  6. Коэффициент цветопередачи – 25Ra.
  7. Тип разъемного соединителя – Е40.
  8. Диаметр лампы – 48 мм.
  9. Длина лампы – 235 мм.
  10. Ресурс работы – 15000 часов.

ДНаТ 250 можно устанавливать в любом положении, на эффективность ее работы это не влияет. Устройство питается через пусковое регулирующее устройство от сети переменного тока с напряжением 220B и частотой 50Гц.

Принцип работы

Как упоминалось ранее, ДНаТ требует специального оборудования для запуска. Просто включить лампочку не получиться. Чтобы создать электрический заряд в горелке, нужен источник высокого напряжения. Именно для этого используют импульсное зажигающее устройство (ИЗУ).

Во время запуска горелка холодная, а ее электрическое сопротивление минимальное, поэтому ток стремительно увеличивается в цепи, из-за этого могут перегреться и разрушиться электроды. Чтобы этого не случилось, комплект для подключения ДНаТ 250 дополняется дросселем. Во время работы прибора создается магнитный поток, который направляется противоположно току, породившему его.

При подключении зажигающего устройства, оно начинает генерировать импульсы высокого напряжения в горелку. Тогда в газоразрядной среде образуется дуга, и лампа зажигается. А дроссель отвечает за нормальное функционирование прибора и стабилизацию напряжения.

Не так давно появились современные светильники, которые не требуют обязательного применения ИЗУ. В их корпус уже встроено пускорегулирующее устройство.

Достоинства и недостатки

Лампа ДНаТ 250 – это один из наиболее экономных и мощных осветительных элементов среди натриевых источников света. Она обладает следующими преимуществами:

  1. Излучает мощный световой поток даже при длительной работе.
  2. Срок службы составляет 15000 часов. Это показатель в 2 раза превышает ресурс работы альтернативных источников света с такой же мощностью.
  3. При минимальном потреблении энергии они способны освещать объемные пространства.
  4. ДНаТ 250 может применятся при температуре от-35 до +40°, при этом светоотдача не уменьшается.
  5. КПД лампочки достигает 30%.
  6. Корпус осветительного элемента устойчив к вибрациям и перепадам температуры.

Цветопередача ламп высокого давления вполне приемлемая, поэтому ее применяют для освещения производственных помещений, спортивных залов и т. д. А вот устройства с низким давлением сильнее искажают цвета, поэтому их не рекомендуется устанавливать в закрытых помещениях.

Несмотря на внушительный список достоинств, ДНаТ 250 обладают некоторыми минусами, которые ограничивают сферу их применения:

  1. Ближе к концу срока эксплуатации происходит уменьшение светоотдачи. Тогда светло-оранжевый свет постепенно тускнеет.
  2. Лампочки быстро реагируют на перепады напряжения в сети, из-за этого ресурс их работы снижается. Однако эту проблему поможет решить балласт.
  3. Низкая температура негативно отражается на работе устройства, тогда оно медленнее запускается, снижается светоотдача.
  4. Из-за сильного перегрева источника света во время работы существует риск повреждения его корпуса. Чтобы этого не случилось, их нужно устанавливать в закрытые светильники.
  5. Чтобы выйти в нормальный рабочий режим устройству понадобится от 5 до 10 минут. Это время необходимо для разогрева горелки. Потом лампа начинает светить ярко.
  6. Низкий уровень светопередачи, особенно у ламп с низким давлением, не позволяет их применять для освещения жилых помещений.
  7. Сильная пульсация тока во время работы устройства не способствует длительной работе. Из-за мерцания лампы глаза быстро устают.

ДНаТ 250 не рекомендуется устанавливать в системы освещения, которые быстро включаются и включаются. Это обусловлено тем, что устройству нужно не менее 5 минут для разогрева, а перед следующим запуском ей нужно остыть на протяжении нескольких часов (от 3 до 6 часов).

Сфера применения

ДНаТ 250 находят широкое применение в разных областях. Но чаще всего их используют для организации наружного освещения:

  1. Лампочки устанавливают в уличные светильники для освещения дорог, проспектов, шоссе, парков и т. д. Световой поток не уменьшается даже при тумане, ливне или снегопаде.
  2. Их вставляют в прожекторы в аэропортах, подземных переходах, на строительных площадках, придомовых территориях.
  3. ДНаТ с высокого давления применяются для фонового освещения больших помещений: спортивные, производственные, торговые комплексы. Их цветопередача выше, поэтому они позволяют различать цвета.
  4. Светильники с натриевыми лампами часто применяют для подсветки памятников и других архитектурных сооружений.
  5. С помощью натриевых ламп создают искусственное освещение для растений в теплицах или оранжереях. Они содержат большое инфракрасного и ультрафиолетового излучения, благодаря чему ускоряется фотосинтез, что положительно влияет на развитие и плодоношение разных культур.

ДНаТ 250 запрещено применять для освещения производственных помещений, где нужно точно распознавать цвета.

Схемы подключения

Чтобы запустить ДНаТ 250, нужно подготовить балласт и зажигающее устройство. Схему подключения можно найти на кожухе дросселя или ИЗУ. Для сбора комплекта может понадобиться компактный двухфазный щиток. Также ее можно установить в корпус светильника, если его размеры позволяют это сделать.

Согласно схеме, фаза подается к дросселю, потом она поступает на зажигающее устройство и после этого подключается ДНаТ.

Конденсатор поможет снять напряжение с проводки, поэтому его тоже рекомендуется использовать. Для ДНаТ 250 подойдет прибор емкостью 35 микрофарад.

Для запуска лампочки можно использовать зажигающее устройство с двумя или тремя точками подключения. По фото выше видно, что схемы подключения с применением разных ИЗУ отличаются.

Двухточечный ИЗУ

Перед работой нужно проверить дроссель и конденсатор тестером. Но сначала следует переключить его в режим максимального сопротивления. Так вы узнаете, повреждена изоляция приборов или нет.

Подключение ИЗУ с двумя выводами проводят параллельно источнику света. После дросселя фазный провод подсоединяется к клемме зажигающего устройства, а во второй выход вводится нулевая жила.

Двухконтактные приборы не рекомендуется применять для ДНаТ 250, так как напряжения во время зажигания лампы идет не только на нее, но и на балласт, а он не рассчитан на такую нагрузку. Это может привести к повреждению его изоляции.

Трехточечный ИЗУ

Чтобы понять, как подключить лампу ДНаТ 250, изучите инструкцию:

  1. Отыщите 2 проводка с отрицательным зарядом на щитке, один подведите к лампочке, а второй подсоедините к точке ИЗУ с пометкой «N». Балласт нужно устанавливать только в разрыв фазного кабеля (но не нулевого), который идет к лампе.
  2. Расключите фазный провод. Одну жилу с щитка вставьте во входящий контакт на балласте. А кабель из выходящего контакта подсоедините к зажиму с маркировкой «В» на ИЗУ.
  3. Вставьте в средний вывод зажигающего устройства провод и проведите его к лампе.

Конденсатор подключается параллельно всей цепи. Для этого одну жилу вводят в фазу на щитке, а вторую – в ноль. После этого протяните провод и разведите его концы на патроне.

Особенности эксплуатации

ДНаТ 250 во время работы сильно нагревается, поэтому нужно соблюдать некоторые правила во время использования лампы:

  1. Не трогайте корпус на протяжении 15 минут после отключения светильника.
  2. Не прикасайтесь к лампочке голыми руками, на колбе останется жир, который после нагревания прибора превратится в темные пятна. Тогда повышается риск повреждения корпуса на этих участках.
  3. Обеспечьте источнику света и балласту вентиляцию, так как они нуждаются в охлаждении. Устанавливайте их на значительном расстоянии от воспламеняющихся устройств.

Берегите осветительный элемент от ударов, так как при его взрыве осколки летят на большое расстояние. Если при этом повредится горелка, то в помещение попадет ртуть, тогда его нужно будет обеззараживать.

Возможные неисправности

Во время эксплуатации лампы могут появляться различные проблемы. Иногда, случается так, что ДНаТ 250 мигает, тогда, возможно, придется заменить источник света. Если после этого проблема не исчезла, то это может быть связано с тем, что напряжение в сети слишком низкое.

Лампочка может периодически гаснуть из-за плохого контакта или скачка напряжения. Еще она возможная причина – межвитковое замыкание, тогда нарушается изоляция обмоток катушки. Чтобы исправить проблему, замените балласт.

Если мигает новая лампа, а дроссель и зажигающее устройство исправные, то дайте время устройству разогреться.

Иногда случается так, что ИЗУ трещит, а светильник не зажигается. Это может быть связано с тем, что оборвался провод, идущий от источника света на зажигающее устройство. Тогда нужно проверить проводку и зачистить контакты.

Утилизация лампочек

ДНаТ 250 содержат токсичную ртуть, которая может заразить помещение. Чтобы этого не случилось, относите лампочку, вышедшую из строя в специальные организации, которые занимаются утилизацией опасных отходов.

Осторожно! Выбрасывать лампу в мусорный бак или закапывать в землю запрещено.

Основные выводы

Лампы ДНаТ 250 излучают мощный световой поток, расходуют минимальное количество энергии, способны нормально функционировать при тумане, снегопаде, сильном дожде. Именно поэтому их чаще всего используют для освещения улиц.

К недостаткам ДНаТ относят слабую цветопередачу и сильную пульсацию тока, поэтому их не применяют для освещения домов или помещений с высокой производительностью.

Для подключения лампы нужно приобрести ИЗУ, дроссель, конденсатор.

Также следует выучить правила эксплуатации прибора, чтобы не повредиться и продлить срок его службы.

Кроме того, следует помнить, что в колбе устройства находятся пары ртути, поэтому после выхода из строя его нужно правильно утилизировать.

Конвертер силы света и светового потока

Конвертер силы света и светового потока

Введение

Много лет назад, когда лампы накаливания широко использовались и почти не использовались. стандартный источник света для повседневного использования, выбор подходящей лампы был довольно просто: нужно было «всего лишь» выбрать наиболее подходящую мощность для предполагаемое приложение. Сегодня все намного сложнее: есть стандартные лампочки накаливания, галогенные лампы, компактные люминесцентные лампы, люминесцентные лампы и светодиоды лампы самых разных видов.Все эти лампы имеют разный КПД и разные формы свечения, что позволяет выбор намного сложнее.

Просто глядя на мощность лампы в ваттах, мало что можно сказать об эффективном светоотдача. Чтобы преодолеть эту проблему, сила света I v (выраженная в канделах) и световой поток F (в люменах) являются лучший выбор, но, к сожалению, лишь немногие люди привыкли к этим агрегатам и их значение иногда неверно истолковывают.Производители ламп часто указывают на упаковке одну из этих цифр, но редко и то и другое, поэтому сравнивая лампу мощностью 1000 лм с другой произвести 250 кд непросто: будут ли они светиться такая же яркость? Цель этого калькулятора - помочь преобразовать люмены в канделы для выбор соответствующего источника света.


Эта компактная люминесцентная лампа потребляет 20 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 1'300 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена ​​во всех направлениях (угол конуса 360 °), с с помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить силу света около 103 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 65 лм / Вт. (нажмите для увеличения)


Эта светодиодная лампа потребляет 4 Вт электроэнергии и производит (номинальную) сила света 350 кд в конусе с полным углом 36 °. С помощью калькулятора, представленного ниже, вы можете оценить световой поток около 108 лм. Вы можете рассчитать эффективность лампы 27 лм / Вт. (нажмите для увеличения)


Почему фотометрические единицы?

В физике используется радиометрических единиц: например, заданное излучение (световой) источник излучает количество мощности P (измеряется в ваттах) и мы можем легко вычислить интенсивность излучения Дж (измеряется в Вт / стер) или освещенность E (измеряется в Вт / м 2 ), если мы хотим знать количество мощности, излучаемой в заданном направлении (телесный угол) или в заданном поверхность соответственно.

Но когда мы говорим о видимом свете, мы должны учитывать чувствительность человеческого глаза, потому что ощущение яркости зависит от цвета (спектра) света. Поэтому предпочтительны фотометрических единиц .

Фотометрический эквивалент мощности излучения - световой поток. (или световая мощность) F (измеряется в люменах). Тогда сила света I v (в канделах) соответствует световому потоку в заданном телесном угле Ом (1 кд = 1 лм / стер), а освещенность E v (измеряется в люксах) соответствует световому потоку на заданной площади (1 лк = 1 лм / м 2 ).

Радиометрические единицы Фотометрические единицы
Мощность излучения
P
Вт
[Вт]
Световой поток
F
Люмен
[лм]
Интенсивность излучения
Дж
Ватт на стерадиан
[Вт / стер]
Сила света
I v
Кандел
[cd = лм / стер]
Энергия излучения
E
Ватт на квадратный метр
[Вт / м 2 ]
Освещенность
E v
Люкс
[лк = лм / м 2 ]

Зависимость силы света от светового потока

В фотометрии световой поток является мерой всего воспринимаемого света. сила света, в то время как сила света является мерой воспринимаемого мощность, излучаемая источником света в определенном направлении на единицу твердого тела угол.Это означает, что максимальная сила света зависит от общей световой поток источника света, но также и его диаграмма направленности (то, как свет источник излучает во всех направлениях).


Общий световой поток - это сумма всех излучаемых во всех направления, независимо от диаграммы направленности источника света.


Сила света - это световой поток в заданном телесном угле. Вот два примера разной силы света в двух произвольных конусах, предположим, что диаграмма направленности этой лампы неоднородна.

Итак, один и тот же источник света, излучающий тот же световой поток (те же люмены) может давать разную силу света (разные свечи) в зависимости от его способность концентрировать свет. Если поставить линзу перед лампой, чтобы сосредоточить свет в одном направлении, сила света в этом направлении увеличится, а общая световой поток остается прежним. Чем выше способность концентрировать свет в одном направлении, тем терка сила света.


Эти 2 светодиода имеют один и тот же чип, обеспечивающий одинаковый световой поток 0.2 лм при токе 30 мА. У того, что слева, есть линза, которая концентрирует свет в узком конусе. 15 °, в то время как тот, что справа, имеет другую линзу, концентрирующую свет в конусе 30 °. В результате сила света светодиода слева составляет 3,7 кд. и 0,9 кд для правого. (нажмите, чтобы увеличить)


Те же 2 светодиода, которые проецируются на экран на расстоянии около 5 см. Обратите внимание, что светодиод слева дает меньшее и яркое пятно.К сожалению, на этом HDR-изображении разница в яркости едва заметна. видимый. (нажмите для увеличения)


Точное преобразование силы света в световой поток

Чтобы точно рассчитать общий световой поток F , необходимо: учитывать диаграмму направленности I (θ) светового источник. Без диаграммы направленности выполнить преобразование невозможно. Точные числовые данные диаграммы направленности доступны очень редко, но если у кого-то есть шанс иметь таблицу с красивым графиком диаграммы направленности, бесплатную программу, такую ​​как Engauge Digitizer, можно использовать для преобразования графика в числовые значения.Практически все источники света имеют симметричную диаграмму направленности, поэтому мы используйте только данные от 0 ° до 180 ° (от 0 до π), и мы предполагаем, что это будет остается неизменным, если устройство вращается вокруг своей оптической оси.

Зная I (θ) , мы можем вычислить эквивалентный телесный угол Ом (в стерадианах):

Чтобы вычислить этот интеграл, вам понадобится числовая вычислительная программа, например MATLAB, бесплатный Scilab или, возможно, даже электронная таблица. В любом случае это недоступно для простого калькулятора JavaScript, такого как тот, который вы найдете на этих страницах.

Обратите внимание, что I (θ) необходимо нормировать по амплитуде перед вычисляя вышеуказанный интеграл, что означает, что макс (I (θ)) = 1 .

Ом представляет собой телесный угол, пропускающий постоянную и однородную поток равен потоку, передаваемому I (θ) в 4π стерадианах (вся поверхность сферы).

На самом деле это должен быть двойной интеграл в θ и φ . покрывает всю сферу вокруг источника света, но из-за симметричная диаграмма направленности большинства источников света, интеграл в φ можно упростить до коэффициента 2π.

Теперь легко рассчитать световой поток F в люменах:

Где I v - максимальная сила света, измеренная в кандела (компакт-диск).


Простой преобразователь силы света / потока

Очень часто диаграмма направленности лампы неизвестна, но если мы знаем ширина луча (расходимость луча) , который представляет собой угол конуса излучаемого света, мы можем сделать приблизительный расчет.Это приблизительное значение, поскольку оно предполагает, что вся мощность равномерно распределена. распределяется внутри этого конуса, и снаружи не излучается энергия. Ширина луча обычно определяется как полный угол конуса , что составляет удвоение угла конуса θ между осью и конусом.


На этом чертеже вы можете видеть синим цветом угол конуса θ и в красный конус полный угол .

В этом приближении мы предполагаем, что весь поток равномерно распределен в указанный конус и что снаружи нет излучения.Это, конечно, не очень точно. Имейте в виду, что реальные цифры могут значительно отличаться, но это лучшее, что вы можете получить только с углом конуса. Но обычно порядок величины правильный. Преимущество в том, что преобразование теперь легко и может быть выполнено с помощью карманный калькулятор или этот конвертер JavaScript.

Зная ширину луча , мы можем легко вычислить соответствующий телесный угол Ом в стерадианах с:

Затем мы можем использовать то же уравнение, что и раньше, для преобразования между светящимися поток F и максимальная сила света I v :

Следующий калькулятор выполнит вычисления за вас:

Мобильная версия доступна здесь, если вы нужно делать преобразования при покупке ламп...

Введите все известные данные в калькулятор ниже и оставьте поля на вычислить пустое значение, затем нажмите кнопку "вычислить", чтобы вычислить и заполнить бланки. Возможны не все комбинации; если данных недостаточно; всплывающее окно коробка предупредит вас. Убедитесь, что неизвестные поля полностью пусты: пробел не будет Работа.


А как насчет мощности излучения?

Теперь, когда мы знаем световой поток F , можем ли мы вычислить мощность излучения P или наоборот? Что ж, теоретически да, но это не так просто, потому что вам нужно знать спектр P (λ) излучаемого света для расчета соответствующий коэффициент преобразования.Иногда производители предоставляют вам красивый график спектра, в противном случае вам нужно измерить его с помощью оптического спектрометра (и если он у вас есть, вы, вероятно, не нужны пояснения на этой странице). Без точных спектральных данных преобразование из F в П .

Предполагая, что вы знаете P (λ) (измерено, оцифровано с графика предоставлено производителем), первое, что вам нужно сделать, это нормализовать его в поверхности (поверхность под кривой должна быть равна единице):

Опять же, это недоступно для этого калькулятора JavaScript, и вам понадобится мощная числовая вычислительная программа.

Убедившись, что P (λ) нормализовано, вы можете рассчитать коэффициент преобразования лучистого потока в световой η v :

Где В (λ) - стандартное функция яркости (фотопическое зрение), и вы должны интегрировать весь видимый спектр (скажем, от λ мин = От 380 нм до λ макс = 770 нм) или не менее часть, где P (λ) отлична от нуля.

Зная η v , теперь возможно преобразование между лучистый и световой поток со следующим соотношением:

Обратите внимание, что η v выражается в лм / Вт, но не эффективность лампы, это просто мера видимости света для человеческого глаза. Эффективность лампы, выраженная также в лм / Вт, также учитывает потери лампы.

Другими словами, если у вас есть точные спектральные данные и подходящий числовой вычислительное программное обеспечение, вы можете это сделать, но все же вам нужно много мотивации чтобы преодолеть эти два препятствия.И не нужно просто покупать лампочку…


Световая отдача лампы

Световая отдача лампы - это соотношение между производимой световой отдачей. поток и используемая электрическая мощность и выражается в люменах на ватт. (лм / Вт), чем выше, тем лучше. В основном это зависит от технологии изготовления ламп: у старых ламп накаливания очень низкий КПД, галогенные лампы немного лучше, люминесцентные лампы и светодиоды имеют лучшая эффективность (для белого света) на сегодняшний день (2013 г.).

Обратите внимание, что используемая электрическая мощность отличается от (и всегда выше, чем) мощность излучения обсуждалась ранее. Чтобы вычислить эффективность лампы, нет необходимости вычислять или знать лучистая сила.


Эта старинная лампа накаливания потребляет 75 Вт электроэнергии и обеспечивает (номинальный) световой поток 950 лм. Предположим, что диаграмма направленности направлена ​​во всех направлениях (угол конуса 360 °), с С помощью калькулятора, приведенного выше, вы можете оценить силу света около 76 кд.Вы также можете рассчитать эффективность лампы 13 лм / Вт. (нажмите для увеличения)

Лампы накаливания, независимо от того, галогенные они или нет, лучше подходят для большие силы, потому что чем горячее нить накала генерирует более видимый свет. Таким образом, одна лампочка мощностью 75 Вт и ее 13 лм / Вт эффективнее. чем две лампы мощностью 40 Вт с мощностью всего 10 лм / Вт.

Цветные лампы накаливания имеют очень низкий КПД, потому что большинство свет отфильтровывается цветным стеклом, оставляя только одну часть спектр.С другой стороны, цветные газоразрядные лампы или светодиоды обладают очень высокой эффективностью. потому что излучается только требуемый цвет и не делается никаких компромиссов получить белый свет. По этой причине во многих странах уличные фонари желтые: натриевые лампы. имеют очень хорошую светоотдачу, но излучают уродливый желтый свет.

Для белых ламп, как правило, наиболее эффективны газоразрядные или светодиодные лампы. излучают холодный (голубоватый) свет и плохо передают цвета; это может изменения в будущем.

Наконец, прозрачные лампы имеют лучшую эффективность, чем диффузные, но они иногда тревожно смотреть. Добавление диффузора к прозрачной лампе, конечно, снизит ее эффективность.

В следующей таблице приведены обычные значения световой отдачи обычного белого цвета. домашние лампы:

Тип лампы: Световая отдача:
Эталонные лампы накаливания 8 ... 15 лм / Вт
Галогенные лампы накаливания 15.0,2 лм / Вт
Компактные люминесцентные лампы 30 ... 60 лм / Вт
Люминесцентные лампы 60 ... 110 лм / Вт
Современные светодиодные лампы 60 ... 100 лм / Вт

Практически для всех типов ламп, кроме светодиодных, световая отдача больше или меньше. менее стабильный уже много лет, и здесь нет больших сюрпризов. Для светодиодов эффективность постоянно повышается: десять лет назад эффективность Светодиодные лампы были сравнимы с галогенными лампами, первые эффективные светодиоды имели очень низкие уровни мощности и были практически бесполезны.Сегодня (в 2013 году) можно купить хорошие светодиодные лампы с превышением КПД. 100 лм / Вт в местном универсальном магазине, и эта цифра продолжает расти.


Заключение

Два основных фотометрических понятия, световой поток и сила света, имеют были кратко описаны и простой примерный калькулятор для преобразования между два доступны на этой странице. Чем отличаются некоторые аспекты преобразования лучистого потока в световой поток. было объяснено, но, к сожалению, нет простого способа конвертировать между их.Наконец, была обсуждена световая отдача лампы. Цель состоит в том, чтобы помочь сравнить лампы или источники света в целом после завершения технические данные отсутствуют.


Библиография и дополнительная литература

[1] Уоррен Дж. Смит. Современная оптическая инженерия - Дизайн оптических систем. 3 rd Edition, McGraw-Hill, 2000 г., Глава 8.
[2] А.Даешлер, Г. Кампоново. Elettrotecnica. Edizioni Casagrande, Беллинцона, 1974 г., capitolo 11.


Улучшенные фотометрические стандарты и процедуры калибровки в NIST

J Res Natl Inst Stand Technol. 1997 май-июнь; 102 (3): 323–331.

Отдел оптических технологий, Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд 20899-0001

Журнал исследований Национального института стандартов и технологий является публикацией U.С. Правительство. Документы находятся в общественном достоянии и не защищены авторским правом в США. Статьи из J Res могут содержать фотографии или иллюстрации, авторские права на которые принадлежат другим коммерческим организациям или частным лицам, которые нельзя использовать без предварительного разрешения правообладателя.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

NIST недавно разработал детекторную единицу силы света (кандела, кд), которая является производной от абсолютного криогенного радиометра NIST.Впоследствии единицы светового потока (люмен, лм) и единицы яркости (кд / м 2 ) были установлены на основе канделы на основе детектора, и теперь все фотометрические блоки NIST привязаны к криогенному радиометру. Блок освещенности реализован и поддерживается на пяти стандартных фотометрах. Большой динамический диапазон стандартных фотометров устраняет необходимость в обслуживании множества рабочих эталонных ламп различной мощности. Сила света ламп определяется из значений освещенности, измеренных с помощью этих фотометров, и расстояний, измеренных с помощью системы линейного энкодера.Переносные фотометры и измерители освещенности калибруются путем прямого сравнения со стандартными фотометрами без измерения расстояния. Единица светового потока реализована с использованием метода абсолютных интегрирующих сфер, недавно разработанного в NIST. Блок яркости реализован на источнике интегрирующей сферы, который используется для калибровки других источников яркости и измерителей яркости. Эти основанные на детекторах методы позволили снизить неопределенность фотометрических калибровок и предоставить больше разнообразных услуг фотометрической калибровки в NIST.

Ключевые слова: калибровка , кандела, освещенность, интегрирующая сфера, люмен, яркость, световой поток, сила света, люкс

1. Введение

Кандела является одной из базовых единиц СИ (Systéme International) и, следовательно, основа для всех фотометрических величин. Кандела была впервые определена CGPM (Conférence Générale des Poids et Mesures) в 1948 году на основе излучения расплавленной платины при температуре затвердевания. Кандела была пересмотрена CGPM в 1979 году, так что одна кандела равна 1/683 ватт на стерадиан для монохроматического излучения на длине волны 555 нм [1].После этого переопределения стало возможным извлекать канделу из радиометрических шкал с помощью различных методов.

В NIST до 1991 года единица силы света (кандела) была основана на шкале спектральной освещенности NIST [2], которая была основана на черном теле с золотой точкой. В 1992 г. был реализован новый блок силы света на основе абсолютного криогенного радиометра [3, 4]. Реализация и обслуживание фотометрических единиц в NIST показаны на. Криогенный радиометр NIST [5] (называемый HACR от High Accuracy Cryogenic Radiometer) действует как абсолютная радиометрическая база в верхней части цепочки.Радиометр охлаждается жидким гелием до 5 К и работает по принципу электрического замещения. На основе измерений лазерного луча с HACR на нескольких длинах волн шкала спектральной чувствительности NIST [6] реализована на кремниевых фотодиодных детекторах с улавливанием света. Кандела NIST реализуется и поддерживается с помощью группы из пяти стандартных фотометров, которые характеризуются спектральной чувствительностью и откалиброваны для чувствительности к освещенности в единицах A / lx. Стандартные фотометры воплощают в себе модуль освещения NIST.

Блок-схема, показывающая реализацию и обслуживание фотометрических устройств NIST.

Единицы силы света, светового потока и яркости выводятся из единицы освещенности. Единица светового потока NIST реализована по новому методу с использованием специально разработанной системы интегрирующих сфер, представленной в 1995 году. Единица яркости реализована на основе измерений силы света и площади апертуры эталонного источника интегрирующей сферы. Детали реализации этих фотометрических единиц и связанные с этим улучшения фотометрических калибровок в NIST описаны в этой статье.

2. NIST Candela

2.1 Принцип реализации Candela на основе детекторов

Стандартный фотометр состоит из кремниевого фотодиода, фильтра, который спектрально соответствует функции спектральной световой эффективности CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) для фотопического зрения (называется функцией V ( λ )) и ограничивающей диафрагмой, как показано на. При измерении абсолютной спектральной чувствительности s ( λ ) [A / W] 1 фотометра фотометрическая чувствительность R v, f [A / лм] фотометра определяется выражением

Rv, f = ∫λP (λ) s (λ) dλKm∫λP (λ) V (λ) dλ,

(1)

где P ( λ ) - спектральное распределение мощности света для измерения V ( λ ) - это функция спектральной световой отдачи, а K м - максимальная спектральная световая отдача (683 лм / Вт).Обычно планковское излучение при 2856 K (CIE Illuminant A) используется для P ( λ ). Если чувствительность R v, f одинакова по всей диафрагме и известна площадь апертуры S , светочувствительность фотометра R v, i [A / lx] определяется выражением

Принципиальная схема, изображающая геометрию реализации канделы на основе детектора.

Когда фотометр используется для измерения освещенности от источника света (планковский источник 2856 К и считается точечным), сила света I v [кд] источника определяется выражением

I v = d 2 y / R v, i ,

(3)

где d - расстояние от источника света до апертуры поверхность фотометра, а y - выходной ток фотометра.

2.2 Конструкция стандартных фотометров NIST

показывает конструкцию фотометров стандарта NIST. Кремниевый фотодиод, корректирующий фильтр В ( λ ) и прецизионная апертура диаметром 3 мм установлены в передней части цилиндрического корпуса. Кремниевый фотодиод имеет чувствительную область 0,3 см 2 . Корректирующий фильтр V ( λ ) состоит из нескольких слоев стеклянных фильтров. Поскольку характеристики фильтра и фотодиода меняются в зависимости от температуры, в передней части корпуса установлен датчик температуры, который компенсирует изменение температуры фотометра.Под этой передней частью встроен электронный блок, содержащий схему преобразователя тока в напряжение, имеющую высокую чувствительность и широкий динамический диапазон, чтобы минимизировать шум. Схема имеет переключаемую настройку усиления от 10 4 до 10 10 . Эта функция высокой чувствительности позволяет точно измерять s ( λ ) даже на крыльях кривой V ( λ ).

Поперечное сечение стандартного фотометра NIST.

2.3 Определение характеристик и калибровка стандартных фотометров NIST

Спектральная чувствительность s ( λ ) каждого фотометра измеряется с помощью средства сравнения спектра NIST [6]. Апертура фотометра недозаполнена пучком диаметром 1 мм от монохроматора. Чувствительность фотометра также отображается на всей площади прецизионной апертуры на нескольких длинах волн. На основе картографических данных рассчитывается отношение средней чувствительности по апертуре к чувствительности в центре апертуры и применяется при вычислении чувствительности.Площади отверстий были измерены отделом точного машиностроения NIST с относительной расширенной неопределенностью (с коэффициентом охвата k = 2 и, следовательно, оценкой двух стандартных отклонений) 0,1%.

Светочувствительность R v, i фотометров откалибрована для источника света CIE A. Если фотометр используется для измерения источников, отличных от источника света A, чувствительность R v, i пересчитывается с использованием спектральное распределение мощности тестового источника P ( λ ), введенное в уравнение.(1). Для удобства измерения ламп накаливания с различной температурой распределения получены поправочные коэффициенты спектрального рассогласования ccf * ( R v, i для осветителя A, деленное на R v, i для тестового источника) и подогнан к полиномиальной функции. Пример функции показан на. Корректируемый сигнал фотометра умножается на кубических футов *.

Кривая формы ccf * = M 0 + M 1 T + M 2 T 2 подогнана к четырем точкам с результатом М 0 = 1.0253, M 1 = - 1,279,3 × 10 −5 [K −1 ], M 2 = 1,273 × 10 −9 [K −2 ].

Фотометры характеризуются температурной зависимостью. Температурные коэффициенты фотометров NIST составляют -0,088% / ° C. При использовании фотометров поправки производятся с использованием сигнала датчика температуры и температурного коэффициента.

Линейности фотометров измеряются с помощью соединителя пучков [7].Установлено, что фотометры имеют линейный отклик в диапазоне выходного тока от 10 −10 A до 10 −4 A. Это соответствует диапазону освещенности от 10 −2 лк до 10 4 лк. Это означает, что фотометры можно использовать для измерения силы света от 10 мкд на 1 м и до 10 5 кд на 3 м без значительного увеличения относительной погрешности.

Чувствительность фотометров в целом меняется со временем.Стандартные фотометры NIST калибруются ежегодно. Первоначально использовалось восемь фотометров. Дрейф светочувствительности восьми стандартных фотометров за 4-летний период показан на рис. В то время как фотометры 1, 2 и 3 показали значительные изменения, фотометры с 4 по 8 показали отклонение менее 0,1% в год. С 1995 года для обслуживания установки использовались только эти пять фотометров. Обратите внимание, что эти результаты включают неопределенность реализации единицы освещенности.

Дрейф светочувствительности стандартных фотометров NIST за четырехлетний период.

Относительная расширенная неопределенность ( k = 2) единицы освещенности NIST составляет 0,38%, что в два раза больше по сравнению с предыдущей единицей освещенности на основе источника. Детали этого бюджета неопределенности описаны в Ref. [2].

2.4 Калибровка силы света

В NIST сила света испытательных ламп была предварительно откалибрована по эталонным лампам силы света.Рабочие эталонные лампы, работающие на нескольких разных уровнях мощности, использовались для сравнения ламп, работающих на аналогичных уровнях мощности, чтобы избежать ошибок линейности в системе детектора. Время горения основных и рабочих эталонных ламп было строго ограничено, чтобы свести к минимуму старение ламп. Дополнительные компоненты неопределенности были включены при переносе шкалы с основных эталонных ламп на рабочие эталонные лампы.

Используя метод на основе детектора, сила света ламп в широком диапазоне силы света напрямую калибруется стандартными фотометрами из-за их широкой области линейности.Стандартные фотометры (первичные эталоны) можно использовать в рутинных калибровках, поскольку они не стареют при использовании, как это обычно бывает с лампами. Относительная расширенная неопределенность ( k = 2) калибровок силы света в NIST обычно составляет 0,52%, которая включает неопределенность единицы освещенности (0,38%), долговременный дрейф стандартных фотометров (0,26%), воспроизводимость тестовых ламп (0,2%) и другие факторы. Фотометрический стенд с точной шкалой длины остается незаменимым для калибровки силы света.Однако необходимость в стандартных лампах силы света в большинстве случаев можно устранить, заменив стандартные лампы стандартными фотометрами. Метод определения цветовой температуры контрольной лампы (лампы накаливания) необходим для максимальной точности измерений. Следует уделять больше внимания минимизации паразитного света, поскольку он не исключается, как при измерениях замены лампы на лампу.

2.5 Калибровка измерителя освещенности

При использовании предыдущего метода на основе источника калибровка освещенности основывается на силе света стандартной лампы, законе обратных квадратов и точных измерениях расстояния.Регулировка стандартной лампы имеет решающее значение, а отклонение от закона обратных квадратов на малых расстояниях является большим фактором неопределенности.

Детекторный метод имеет большее преимущество при калибровке измерителей освещенности и переносных фотометров. В NIST измерители освещенности и фотометры калибруются путем прямой замены на стандартные фотометры, помещая их в одну освещенную плоскость. В таких методах замены исключаются многие факторы неопределенности.Нет необходимости в измерениях расстояний. Юстировка лампы и отклонение от закона обратных квадратов больше не являются критическими факторами. Используется рабочая лампа известной цветовой температуры (обычно 2856 К). Кратковременная стабильность рабочей лампы важна, но время горения и характеристики старения не имеют значения.

Относительная расширенная неопределенность ( k = 2) калибровки измерителя освещенности в NIST обычно составляет 0,50%, что включает неопределенность единицы освещенности (0.38%), долговременный дрейф стандартных фотометров (0,26%), случайные вариации измерения переноса (0,1%) и другие факторы. Это значение не включает факторы неопределенности, присущие тестируемому измерителю освещенности.

3. NIST Lumen

3.1 Принцип метода абсолютной интегрирующей сферы

В NIST был разработан новый метод реализации единицы светового потока с использованием специальной интегрирующей сферы вместо гониофотометра. Основной принцип этого метода (метод абсолютной интегрирующей сферы) заключается в калибровке полного потока лампы внутри сферы относительно известного количества потока, вводимого от источника вне сферы через отверстие.Этот метод был впервые предложен путем теоретического анализа с использованием техники компьютерного моделирования [8], затем экспериментально подтвержден [9] и был фактически применен для реализации блока светового потока NIST в 1995 году [10].

показывает устройство для метода абсолютной интегрирующей сферы. Поток от внешнего источника вводится через калиброванное отверстие, расположенное перед отверстием. Внутренний источник - лампа, которую нужно калибровать, - устанавливается в центре сферы.Две перегородки используются для защиты извещателя и проема от прямого освещения внутренним источником. Детектор подвергается воздействию «горячей точки» (первое отражение потока, вводимого от внешнего источника), чтобы уравнять чувствительность сферы для внутреннего источника и для внешнего источника. Перегородка 2 выровнена так, что детектор не видит ни одной из поверхностей.

Принципиальная схема, показывающая установку для метода абсолютной интегрирующей сферы.

В этом методе внешний источник и внутренний источник работают поочередно, и общий световой поток Φ и внутреннего источника получается путем сравнения со световым потоком, подаваемым от внешнего источника, как указано в

, где E a - средняя освещенность [лк] от внешнего источника над ограничивающей апертурой известной области A , y i - сигнал детектора для внутреннего источника, а y e - детектор сигнала для внешнего источника.Величина c f является важным поправочным коэффициентом для различного неидеального поведения интегрирующей сферы. Отклик интегрирующей сферы неоднороден по стенке сферы из-за перегородок и других структур внутри сферы, а также из-за неоднородной отражательной способности стенки сферы из-за загрязнения. Свет от внешнего источника падает под углом 45 °, в то время как свет от внутреннего источника является нормальным. Когда угол падения отличается, коэффициент диффузного отражения покрытия сферы изменяется, что влияет на чувствительность сферы.Когда спектральное распределение мощности внутреннего источника отличается от распределения мощности внешнего источника, возникает ошибка спектрального рассогласования. Все эти поправки сделаны для определения поправочного коэффициента c . Коррекция самопоглощения не требуется, если внутренний калибруемый источник остается в сфере при измерении внешнего источника.

3.2 Коррекция ошибок пространственной неоднородности

Функция распределения пространственной чувствительности (SRDF) сферы, K ( θ , ϕ ), определяется как реакция сферы на такое же количество потока, падающего на точка ( θ , ϕ ) стенки сферы или на поверхности перегородки относительно значения в начале координат, K (0,0). K ( θ , ϕ ) может быть получен путем измерения сигналов детектора при вращении узкого луча внутри сферы. Вращающаяся лампа должна быть нечувствительной к горению. K ( θ , ϕ ) дополнительно нормализуется для реакции сферы на идеальный точечный источник. Нормализованный SRDF, K * ( θ , ϕ ), определяется как

K * (θ, ϕ) = 4πK (θ, ϕ) / ∫ϕ = 02π∫θ = 0πK (θ, ϕ) sinθdθdϕ.

(5)

показывает SRDF интегрирующей сферы NIST.Используя K * ( θ , ϕ ), коэффициент пространственной поправки scf e для внешнего источника относительно изотропного точечного источника определяется выражением

s c f e = 1/ K * ( θ e / ϕ e ),

(6)

где (

3 θ e , ϕ e ) - точка, в которой находится центр области, освещенной внешним источником.Коэффициент пространственной коррекции scf i для внутреннего источника относительно точечного источника определяется выражением

scfi = 1 / ∫ϕ = 02π∫θ = 0πI * (θ, ϕ) K * (θ, ϕ) sinθdθdϕ,

(7)

где I * ( θ , ϕ ) - нормированное распределение силы света внутреннего источника, задаваемое формулой

I * (θ, ϕ) = Irel (θ, ϕ) / ∫ϕ = 02π∫θ = 0πIrel (θ, ϕ) sinθdθdϕ,

(8)

где I rel ( θ , ϕ ) - относительное распределение силы света внутреннего источника.

Функция пространственного распределения отклика (SRDF) интегрирующей сферы NIST.

Гониофотометр не обязательно требуется для получения I отн. ( θ , ϕ ). Большинство стандартных ламп с общим световым потоком имеют довольно однородные угловые распределения силы света, и scf i можно принять за единицу (когда коэффициент отражения сферы относительно высок). Даже когда уравнение. (8) необходимо только относительное распределение интенсивности, и его точность не критична.Например, данные для группы ламп одного типа могут быть представлены одной лампой. После получения данных о распределении они используются в течение всего срока службы ламп.

3.3 Реализация NIST Lumen

Интегрирующая сфера NIST 2 м была изменена, чтобы иметь геометрию, показанную в. Сфера покрыта краской из сульфата бария с коэффициентом отражения около 97% в видимой области. Отверстие диаметром 10 см вырезали под углом 45 ° от детектора.Перегородка 1 (диаметром 20 см) расположена в 50 см от центра сферы. Перегородка 2 (диаметром 15 см) расположена в 60 см от центра сферы.

Детектор представляет собой фотометр с поправкой на V (λ) с опаловым диффузором (диаметром 20 мм), прикрепленным спереди. Он имеет встроенный трансимпедансный усилитель с настройками усиления от 10 4 В / А до 10 10 В / А. Встроенный датчик температуры позволяет корректировать температурный дрейф фотометра. Линейность детектора была постоянной в диапазоне потока от 10 -1 лм до 10 5 лм с точностью до 0.05%.

В качестве внешнего источника используется матовая кварцевая галогенная лампа FEL мощностью 1000 Вт, работающая при температуре 2856 К. Лампа размещается на расстоянии 70 см от ограничивающего отверстия, вводя поток примерно 2,7 лм или примерно 4,2 лм через отверстие из нержавеющей стали диаметром 40 мм или 50 мм и толщиной 3 мм. Площади отверстий были определены отделом NIST Fabrication Technology Division с относительной расширенной неопределенностью ( k = 2) 0,03%. Отверстие располагается как можно ближе к отверстию, чтобы минимизировать дифракционные потери.Распределение освещенности по площади апертуры измеряется путем пространственного сканирования фотометра с косинусной коррекцией для определения среднего поправочного коэффициента освещенности k a , который представляет собой отношение средней освещенности E a к освещенности на апертуре. центр E c . Стандартные фотометры NIST используются для определения освещенности E c .

SRDF, K ( θ , ϕ ), измеряется путем вращения источника луча, который не зависит от положения горения.Используются вакуумные лампы накаливания мощностью 6 В (1,2 Вт), оснащенные рефлектором (диаметр 40 мм) и цилиндрическим колпаком (длина 100 мм). Угол луча около 10 °. Измерения SRDF выполняются с интервалами 5 ° для θ и 30 ° для ϕ . показывает часть кривых SRDF интегрирующей сферы NIST. Полярные координаты ( θ , ϕ ) на графике берут начало в положении головки фотометра, как показано на. По этим данным были рассчитаны scf i для внутреннего источника (опаловая лампа мощностью 40 Вт) и scf e для внешнего источника.

Группа из двенадцати ламп накаливания с опаловой лампой мощностью 40 Вт, работающих при температуре 2730 К, откалибрована для использования в качестве основных эталонов светового потока. В то же время восемь ламп накаливания с матовым покрытием мощностью 60 Вт, работающих при температуре 2740 К, также откалиброваны для использования в качестве рабочих эталонов. Регулярные калибровки светового потока выполняются с использованием этих рабочих эталонных ламп. Калибровка рабочих эталонных ламп производится каждые 10 часов общего времени работы. Для этих ламп были рассчитаны поправочные коэффициенты спектрального рассогласования ccf *, и были применены поправки.Также измерялось самопоглощение каждой лампы и вносились поправки. Относительная расширенная неопределенность ( k = 2) единицы светового потока NIST составляет 0,53%. Детали бюджета неопределенности обсуждаются в работе. [10].

3.4 Калибровка общего светового потока

В прошлом в NIST использовался метод строгой замены. Для калибровки светового потока использовались рабочие эталоны мощностью 500 Вт, 200 Вт, 100 Вт и шесть типов миниатюрных ламп от 400 лм до 6 лм [2].Дополнительные компоненты неопределенности были добавлены, когда эти рабочие эталоны были откалиброваны от одной группы к другой, начиная с первичных эталонных ламп мощностью 300 Вт. Относительные расширенные неопределенности ( k = 2) рабочих эталонных ламп колебались от 1,0% до 1,9%.

При описанном выше методе абсолютной интегрирующей сферы единица светового потока реализуется на ежегодной основе. Первичные стандарты используются только для перекрестной проверки целостности единицы. Рабочие эталонные лампы ежегодно калибруются методом абсолютной интегрирующей сферы с той же погрешностью, что и первичные эталонные лампы.С помощью фотометра, имеющего широкий диапазон линейности, и недавно разработанных методов пространственной и спектральной коррекции, можно измерять контрольные лампы в диапазоне от 10 -1 лм до 10 5 лм в сфере 2 м относительно одной тип рабочего торшера. Хотя это все еще метод замены, многие типы рабочих стандартных ламп больше не нужны.

При обычной калибровке всегда вносятся поправки на самопоглощение, ошибки спектрального рассогласования и изменения температуры фотометра.Для коррекции спектрального рассогласования измеряются спектральные распределения мощности или цветовые температуры тестовых ламп. Коррекция пространственной неоднородности выполняется только при калибровке специальных типов ламп с направленным распределением силы света.

Благодаря новым процедурам калибровки погрешность калибровки светового потока значительно снизилась. Относительная расширенная неопределенность ( k = 2) калибровки светового потока ламп накаливания теперь обычно равна 0.8%, что включает погрешность единицы светового потока NIST (0,53%), старение рабочих эталонов между калибровками (0,30%), переход от рабочих эталонов к тестовым лампам (0,5%) и воспроизводимость тестовых ламп (0,2 %).

4. Единица яркости NIST

Единица яркости обычно устанавливается с использованием стандарта белого отражения или пропускающего рассеивателя, такого как опаловое стекло, освещаемого стандартной лампой силы света. Неопределенность такой единицы яркости включает неопределенность эталонной лампы, эталонного материала и другие факторы, такие как рассеянный свет.Опаловое стекло особенно чувствительно к рассеянному свету, исходящему с обоих направлений.

При использовании стандартных фотометров, описанных выше, в NIST реализован блок яркости на основе детектора на эталонном источнике с интегрирующей сферой. показывает конфигурацию. Сферический источник имеет диаметр 15 см и имеет монитор-детектор с поправкой на В ( λ ) на стенке сферы. Источник имеет структуру двойной сферы, большая сфера освещается промежуточной сферой 5 см, которая освещается кварцевой галогенной лампой.Сферический источник работает при температуре 2856 К от источника постоянного тока. К выходному отверстию (диаметром 50 мм) сферического источника поочередно прикреплены два прецизионных отверстия диаметром примерно 8 мм. Сферический источник и фотометры помещаются на фотометрический стол в светонепроницаемом боксе, чтобы свести к минимуму ошибки рассеянного света. Освещенность на расстоянии 2 м от сферического источника измеряется стандартными фотометрами NIST. Расстояние измеряется с помощью системы линейного энкодера. Источник сферы стабилизируется в течение 60 минут перед калибровкой, так как чувствительность детектора монитора дрейфует по мере нагрева сферы.Средняя яркость L [кд / м 2 ] над плоскостью апертуры просто определяется из освещенности E , расстояния d и площади апертуры A , как указано

Конфигурация для реализации модуля яркости NIST.

Геометрический поправочный коэффициент, определяемый по площадям апертуры и чувствительной поверхности фотометра, рассчитывается как пренебрежимо малый в данной геометрии. Дифракционные потери с апертурой также считаются незначительными.Когда яркость L определена, сигнал детектора монитора записывается и определяется чувствительность детектора монитора R L . Детектор монитора просматривает часть стенки сферы напротив выходного порта и представляет яркость на выходном отверстии независимо от старения лампы и эффекта взаимного отражения диафрагмы.

Для обычных калибровок прецизионная апертура удаляется, а отверстие для сферы можно полностью открыть (диаметр 50 мм) или оборудовать другой апертурой (диаметром 25 мм).В этом случае значение детектора монитора по-прежнему представляет собой яркость для апертуры 8 мм. Следовательно, когда требуется средняя яркость по всему выходному отверстию (или апертуре 25 мм), отношение центральной яркости (8 мм) к средней яркости получается из пространственного распределения яркости по выходному отверстию.

Блок яркости реализуется ежегодно с использованием этих процедур и поддерживается посредством чувствительности R L детектора монитора. Цветовая температура сферического источника также ежегодно калибруется.Единица передается на эталонный измеритель яркости, используемый для перекрестной проверки сферического источника. Относительная расширенная неопределенность ( k = 2) единицы яркости NIST составляет 0,46%, что включает неопределенность единицы освещенности NIST (0,38%), долговременный дрейф стандартных фотометров во время использования (0,1% ), площадь апертуры (0,10%), измерения центровки и расстояния (0,05%), воспроизводимость сферического источника (0,16%) и другие факторы.

5. Заключение

Единица силы света (кандела, кд), единица светового потока (люмен, лм) и единица яркости [кд / м 2 ] были установлены с использованием метода на основе детектора.Все фотометрические устройства NIST теперь основаны на абсолютном криогенном радиометре. Погрешности этих фотометрических единиц NIST были значительно уменьшены. Эти фотометрические единицы реализуются не на основе долгосрочной стабильности эталонных артефактов, а на ежегодной основе, чтобы свести их погрешности к минимуму.

Детекторный метод также используется при фотометрической калибровке силы света ламп, измерителей освещенности и измерителей яркости.Большой динамический диапазон стандартных фотометров устраняет необходимость в обслуживании множества рабочих эталонных ламп различной мощности. Неопределенность снижается за счет короткой цепочки калибровки рабочих эталонов и упрощенных процедур.

Метод абсолютной интегрирующей сферы позволяет реализовать единицу светового потока с помощью интегрирующей сферы и калибровку стандартных ламп намного быстрее, чем с помощью гониофотометра. Это позволяет проводить калибровку рабочих эталонных ламп, а также первичных эталонных ламп одновременно с одинаковой погрешностью.Методика коррекции ошибок пространственной неоднородности в интегрирующей сфере полезна для уменьшения погрешности калибровки замещающих измерений в интегрирующей сфере.

Усовершенствованные фотометрические стандарты позволили NIST предоставлять более широкий спектр услуг фотометрической калибровки с более широким диапазоном калибровочных артефактов.

Благодарности

Альберт Парр и Крис Кромер разработали концепцию канделы на основе детектора NIST и основали проект.Джордж Эппельдауэр сыграл ключевую роль в разработке и создании стандартных фотометров NIST и их характеристике. Джонатан Хардис внес свой вклад в теоретические исследования и подробный анализ реализации канделы. Автор благодарен этим и другим сотрудникам отдела оптических технологий, которые внесли свой вклад в эту работу.

Биография

Об авторе: Йошихиро Оно, доктор философии, физик Отделения оптических технологий, Физическая лаборатория, NIST.Национальный институт стандартов и технологий является агентством Управления технологий Министерства торговли США.

Сноски

1 В помощь читателю соответствующая связная единица СИ, в которой должна быть выражена величина, указывается в скобках, когда величина вводится впервые.

7. Ссылки

1. CGPM Comptes Rendus des Séances de la 16e Conférence Génrale des Poids et Mesures; Париж. 1979; Франция: Севр; 1979. [Google Scholar] 2.Букер Р.Л., Макспаррон Д.А. Фотометрические калибровки. Специальная публикация NBS; 1987. С. 250–15. [Google Scholar] 3. Cromer CL, Eppeldauer G, Hardis JE, Larason TC, Parr AC. Фотометрическая шкала на основе детекторов Национального института стандартов и технологий. Appl Opt. 1993. 32 (16): 2936–2948. [PubMed] [Google Scholar] 4. Оно Y, Cromer CL, Hardis JE, Eppeldauer G. Детекторная шкала Канделы и соответствующие процедуры фотометрической калибровки в NIST. J IES. 1994. 23 (1): 88–98. [Google Scholar] 5. Джентиле Т. Р., Хьюстон Дж. М., Хардис Дж. Э., Кромер К. Л., Парр А. С..Криогенный радиометр высокой точности NIST. Appl Opt. 1996. 35 (7): 1056–1068. [PubMed] [Google Scholar] 6. Ларасон ТК, Брюс СС, Кромер КЛ. Шкала высокой точности NIST для абсолютного спектрального отклика от 406 до 920 нм. J Res Natl Inst Stand Technol. 1996. 101 (2): 133–140. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 7. Томпсон А., Чен Х. Beamcon III, прибор для измерения линейности для оптических детекторов. J Res Natl Inst Stand Technol. 1994. 99 (6): 751–755. [Google Scholar] 8. Оно Ю. Интегрированное моделирование сферы - приложение для реализации шкалы полного потока.App Opt. 1994. 33 (13): 2637–2647. [PubMed] [Google Scholar] 9. Оно Ю. Новый метод реализации шкалы полного светового потока с использованием интегрирующей сферы с внешним источником. J IES. 1995. 24 (1): 106–115. [Google Scholar] 10. Оно Ю. Реализация шкалы светового потока NIST 1995 с использованием метода интегрирующей сферы. J IES. 1996. 25 (1): 13–22. [Google Scholar]

1000 лк = 15 мкмоль / с / м2

% PDF-1.5 % 1 0 объект > / Метаданные 418 0 R / Страницы 2 0 R / StructTreeRoot 3 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 418 0 объект > поток application / pdf

  • A
  • Простая оценка PFDD для растения, освещенного белыми светодиодами: 1000 лк = 15 мкмоль / с / м2
  • 2018-03-29T14: 24: 37 + 03: 00 Microsoft® Word 20132021-08-26T16: 34: 16-07: 002021-08-26T16: 34: 16-07: 00 Microsoft® Word 2013uuid: f4eb9689-1dd1-11b2- 0a00-7a09278d5b00uuid: f4eb9690-1dd1-11b2-0a00-1e0000000000 конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 100 0 объект [110 0 R 111 0 R 112 0 R 113 0 R 114 0 R 115 0 R 116 0 R 117 0 R 118 0 R 119 0 R 120 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 121 0 R 122 0 R 123 0 R 124 0 R] эндобдж 101 0 объект [125 0 R 126 0 R 127 0 R 128 0 R 129 0 R 131 0 R 132 0 R 133 0 R 194 0 R 195 0 R 196 0 R 197 0 R 198 0 R 199 0 R 200 0 R 201 0 R 202 0 R 203 0 R 204 0 R 205 0 R 206 0 R 207 0 R 208 0 R 209 0 R 210 0 R 211 0 R 212 0 R 212 0 R 213 0 R 214 0 R 215 0 R 216 0 R 217 0 R 218 0 R 219 0 R 220 0 R 221 0 R] эндобдж 102 0 объект [134 0 R 135 0 R 136 0 R 137 0 R 138 0 R 139 0 R 140 0 R 141 0 R 142 0 R 143 0 R 144 0 R 146 0 R 222 0 R 223 0 R 224 0 R 225 0 R 226 0 R 227 0 R 228 0 R 229 0 R 230 0 R 231 0 R 232 0 R 233 0 R 234 0 R 235 0 R 236 0 R 237 0 R 238 0 R 239 0 R 240 0 R 241 0 R 242 0 R 243 0 R 243 0 R 244 0 R] эндобдж 103 0 объект [147 0 R 148 0 R 149 0 R 150 0 R 151 0 R 152 0 R 153 0 R 155 0 R 245 0 R 246 0 R 247 0 R 248 0 R 249 0 R 250 0 R 251 0 R 252 0 R 253 0 R 254 0 R 255 0 R 256 0 R 257 0 R 258 ​​0 R 259 0 R 260 0 R 261 0 R 262 0 R 263 0 R 264 0 R 265 0 R 266 0 R 267 0 R 268 0 R 269 0 R 270 0 R 270 0 270 0 R] эндобдж 104 0 объект [156 0 R 157 0 R 158 0 R 159 0 R 160 0 R 271 0 R 272 0 R 273 0 R 274 0 R 275 0 R 276 0 R 277 0 R 278 0 R 279 0 R 280 0 R 281 0 R 282 0 R 283 0 R 284 0 R 285 0 R 286 0 R 287 0 R 288 0 R 289 0 R 290 0 R 291 0 R 292 0 R 162 0 R 163 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 R 164 0 Правый 165 0 Прав 166 0 Правый 166 0 Правый 166 0 Правый 166 0 Правый 166 0 Правый 166 0 Правый 166 0 Правый 166 0 Правый 166 0 Правые 166 0 Правые 166 0 Правые 166 0 Правые 166 0 Правые 166 0 Правые 166 0 Правые 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 166 0 R 167 0 R 293 0 R 169 0 R 170 0 R] эндобдж 105 0 объект [171 0 R 172 0 R 173 0 R 173 0 R 173 0 R 173 0 R 173 0 R 174 0 R 175 0 R 175 0 R 175 0 R 175 0 R 175 0 R 175 0 R 176 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 177 0 R 178 0 R 179 0 R 180 0 R 181 0 R] эндобдж 106 0 объект [182 0 R 183 0 R 184 0 R 185 0 R 186 0 R 187 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 188 0 R 189 0 294 0 R 295 0 R 296 0 R 297 0 R 298 0 R 299 0 R 300 0 R 301 0 R 302 0 R 303 0 R 304 0 R 305 0 R 306 0 R 307 0 R 308 0 R 309 0 R 310 0 R 311 0 R 312 0 R 313 0 R 314 0 R 315 0 R 316 0 R 317 0 R 318 0 R 319 0 R 320 0 R 321 0 R 322 0 R 323 0 R 324 0 R 325 0 R 326 0 R 327 0 R 193 0 R] эндобдж 107 0 объект > эндобдж 108 0 объект > эндобдж 109 0 объект > эндобдж 192 0 объект > эндобдж 10 0 obj > / MediaBox [0 0 595.32 841.92] / Parent 2 0 R / Resources> / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / StructParents 6 / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 421 0 объект > поток HWr} W # 9% hŎd

    $

    Связь между температурой перехода, спектром электролюминесценции и старением светодиодов

    Нами разработаны спектральные модели, описывающие спектры электролюминесценции светодиодов (LED) AlGaInP и InGaN, состоящие из распределения Максвелла – Больцмана и эффективной совместной плотности состояний.Один спектр при известной температуре для одного образца светодиода необходим для калибровки параметров модели каждого типа светодиода. Затем модель можно использовать для оптического определения температуры перехода из спектральных измерений, поскольку температура перехода является одним из свободных параметров. Мы проверили модели с использованием в общей сложности 53 спектров трех образцов красных светодиодов AlGaInP и 72 спектров трех образцов синих светодиодов InGaN, измеренных при различных уровнях тока и температурах от 303 К до 398 К.Для всех спектров красных светодиодов стандартное отклонение между смоделированными и измеренными температурами перехода составило всего 2,4 К. Светодиоды на основе InGaN имеют более сложную эффективную плотность совместных состояний. Для синих светодиодов соответствующее стандартное отклонение составило 11,2 К, но оно уменьшилось до 3,5 К, когда каждый образец светодиода был откалиброван отдельно. Далее метод определения температуры перехода был протестирован на белых светодиодах InGaN с люминофорным покрытием и светодиодных лампах. Среднее стандартное отклонение составляло 8 К для светодиодов белого цвета InGaN.У нас есть данные о старении за шесть лет для набора светодиодных ламп, и мы оценили температуру перехода этих ламп в зависимости от времени их старения. Было обнаружено, что светодиоды, работающие при более высоких температурах перехода, чаще повреждались.

    С момента революционного изобретения синих светоизлучающих диодов (СИД) в начале 1990-х годов, за которым вскоре последовали белые светодиоды с люминофорным покрытием лауреатами Нобелевской премии Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура [1], светотехническая промышленность стремится к тому, чтобы Источники света на основе светодиодов, в том числе лампочки и уличные фонари.Недавно было продемонстрировано, что светодиодная технология может также использоваться в оптической метрологии, потому что, например, фотометрические калибровки могут проводиться в будущем с использованием светодиодов, а не ламп накаливания в качестве источников света [2–4].

    Светодиодные лампы имеют более длительный срок службы (> 20 000 ч), чем обычные лампы накаливания (1000–2000 ч) и люминесцентные лампы (> 10 000 ч) [5]. Как правило, существует несколько факторов, влияющих на срок службы светодиодной продукции, например: качество и условия работы драйверной электроники [6], уменьшение светового потока из-за деградации люминофорного покрытия и потемнение диффузной колбы, которая обычно изготавливается из полимеров или стекла.Кроме того, высокая температура перехода и высокая плотность тока светодиодных чипов считаются факторами, ограничивающими их срок службы [7]. Обычно светодиодный переход является основным источником тепла в светодиодном продукте. В зависимости от терморегулирования светодиодной лампы, такие компоненты, как термически хрупкие электролитические конденсаторы в электронике драйвера, могут сильно нагреваться, что приведет к преждевременному выходу светодиодной лампы из строя [8].

    В случае бытовых осветительных приборов, особенно светодиодных ламп с переменным током и встроенной электроникой, единственный неинвазивный способ оценить возможную величину и изменение температуры перехода компонентов СИД обычно через спектр излучения продукт.Разработаны методы получения спектральных температур переходов. Метод наклона Вайтониса и др. [9] и метод сдвига пика Чена и Нарендрана [10] моделируют узкую область спектра. Некоторые другие оптические методы, такие как метод двойного гаусса Оно [11] и полуэмпирический метод Кеппенса и др. [12], моделируют весь спектр и хорошо согласуются с экспериментальными спектрами. Получение фактической температуры перехода светодиодных ламп с помощью этих методов затруднительно, поскольку для них требуется измерение нескольких спектров при известных температурах перехода или выполнение нескольких этапов процедуры калибровки.

    В этой статье мы представляем улучшенные спектральные модели для светодиодов, основанные на статистике Максвелла – Больцмана для высокоэнергетической стороны спектра и на эффективной совместной плотности состояний (DOS) электронов и дырок для низкоэнергетических боковая сторона. Наша спектральная модель может быть откалибрована по одному спектру при известной температуре. Модели, если они установлены, можно использовать для определения температур перехода светодиодов и прогнозирования их спектров при различных температурах перехода. Отдельные функции DOS были получены для светодиодов красного фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP) и синего нитрида индия-галлия (InGaN).Модель DOS для синих светодиодов InGaN также применяется к белым светодиодам с люминофорным покрытием и к светодиодным лампам, использующим такие светодиоды. Мы также представляем метод, с помощью которого можно легко получить требуемый эталонный спектр при известной температуре. Для ламп необходимо учитывать спектральный коэффициент пропускания полимерной или стеклянной колбы.

    В следующем разделе мы представляем исследуемые источники света. К ним относятся выбор светодиодных ламп, а также синие, белые и красные светодиоды, снятые с этих ламп.Спектральные модели для красных светодиодов AlGaInP и синих светодиодов InGaN представлены в разделе 3. В этом разделе также обсуждаются дополнительные факторы, которые необходимо учитывать при применении спектральных моделей к белым светодиодам. Некоторые лампы прошли испытание на естественное старение в течение 50 000 часов. В разделе 4 мы используем модель для оценки температуры перехода светодиодов в этих лампах на протяжении их срока службы и сравниваем результаты с отмеченным старением ламп.Наконец, выводы делаются в разделе 5.

    2.1. Описание светодиодов

    Изученные типы ламп с их основными параметрами представлены в таблице 1. В начале работы было выбрано несколько новых образцов ламп каждого из пяти типов для различных типов испытаний с целью изучения механизмов их старения. Некоторые лампы были изучены как есть, некоторые были разобраны для извлечения отдельных светодиодов, используемых в качестве строительных блоков ламп, а некоторые прошли испытания на старение различных типов.Из выбранных ламп в Osram PAR16, Classic A40 и Classic A60 использовались синие светодиоды InGaN с люминофорным покрытием. Osram Classic A80 содержал красные светодиоды AlGaInP в дополнение к светодиодам InGaN с люминофорным покрытием. Philips Master LED состоял из светодиодных печатных плат (PCB) и лампы с выносными люминофорными пластинами. Разобранные светодиодные печатные платы состояли из синих светодиодов InGaN без покрытия.

    Светодиодные печатные платы всех разобранных ламп были дополнительно оснащены токопроводящими проводами и исследованы в масляных ваннах, чтобы установить взаимосвязь между прямым напряжением, температурой перехода и рабочим током [13, 14].Светодиоды возбуждались импульсами тока длительностью 1,9 мс, повторяемыми каждые 10 с. Эффект самонагрева, вызванный импульсами [15, 16], не был исправлен из измерений прямого напряжения, но впоследствии этот эффект был изучен, и в результате температуры перехода могут быть занижены на 1–3 К при низких уровнях тока несколько 100 мА. Самонагрев становится более выраженным при более высоких уровнях тока. Спектры светодиода были измерены при известных температурах путем применения данных о прямом напряжении на светодиодах.Окончательный набор данных содержит спектры электролюминесценции трех образцов светодиодов каждого типа (один красный, один синий и четыре белых типа) при различных известных температурах и уровнях электрического тока.

    На рис. 1 (а) представлены спектры всех протестированных типов ламп. Хотя все лампы в основном основаны на синих светодиодах с люминофорным покрытием, спектры существенно отличаются друг от друга. Холодный белый спектр Osram PAR16 получается с помощью желтого люминофора, а Osram Classic A80 состоит из аналогичных желтых люминофоров и красных светодиодов AlGaInP [18, 19].Остальные типы ламп производят теплый белый свет путем смешивания зеленого, желтого и красного люминофоров в разных соотношениях.

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рис. 1. Спектры излучения пяти изученных типов коммерческих светодиодных ламп (а) и их среднее относительное ухудшение светового потока как функция времени старения (б). Пунктирная линия представляет стандарт срока службы L 70 [17] светодиодных ламп, согласно которому лампа соответствует своему сроку службы, когда световой поток падает ниже 70% от начального светового потока.Образцы ламп, которые сломались, так что они не производили света, были исключены из результатов в (b).

    Загрузить рисунок:

    Стандартный образ Изображение высокого разрешения

    У нас есть данные о шестилетнем старении для набора светодиодных ламп [5]. Четыре лампы каждого типа были выдержаны в лабораторных условиях и периодически контролировались на предмет светового потока, световой отдачи, относительного спектрального лучевого потока и коррелированной цветовой температуры (CCT). Такой долгосрочный мониторинг требует надежной реализации абсолютной шкалы светового потока, и, таким образом, все измерения светового потока, сделанные при мониторинге ламп, проводились с использованием устройства интегрирующей сферы с расширенной неопределенностью 0.9% [5, 20]. Все спектральные данные, измеренные для испытания на старение, были скорректированы с учетом спектральной чувствительности фотометра с интегрирующей сферой, а также спектрального самопоглощения ламп. На рисунке 1 (b) показан средний относительный световой поток как функция времени для различных типов ламп.

    2.2. Способы получения спектров светодиодов при известных температурах

    Спектральные модели, представленные позже в этой работе, нуждаются в одном спектре при известной температуре, чтобы получить параметры материала для DOS, прежде чем модель может быть использована для получения температуры перехода из измеренных спектров.

    Метод прямого напряжения, разработанный Кси и Шубертом [13] и JEDEC [14, 21], является одним из наиболее точных методов калибровки отдельных светодиодов по температуре их перехода по отношению к прямому напряжению светодиода. Метод прямого напряжения основан на старом промышленном стандарте MIL-STD-750D [22], а точнее на методе 3101.3, который был адаптирован из публикации Сигала [23]. Светодиоды погружены в масляную ванну с регулируемой температурой, и каждый светодиод приводится в действие короткими импульсами тока с одновременным измерением прямого напряжения.Поскольку каждый светодиодный компонент имеет свои индивидуальные характеристики прямого напряжения, такую ​​калибровку необходимо выполнять отдельно для каждого светодиода. После калибровки спектр светодиода при известной температуре можно измерить, управляя светодиодом постоянным током, соответствующим амплитуде импульсов тока во время калибровки, и изменяя температуру радиатора до тех пор, пока прямое напряжение не достигнет желаемого значения.

    В методе Зонга и Оно [24] применяется метод прямого напряжения [13].Вместо масляной ванны светодиод установлен на радиаторе, который можно настроить на температуру от 10 ° C до 100 ° C. Когда через светодиод не течет ток, его переход и радиатор имеют одинаковую температуру. Светодиод приводится в действие электрическим импульсом, и одновременно измеряется прямое напряжение на переходе светодиода. Затем светодиод работает от постоянного тока, который соответствует амплитуде импульса, используемого при калибровке. Радиатор охлаждается или нагревается до тех пор, пока прямое напряжение не достигнет калиброванного напряжения.Теперь температура перехода известна, и можно измерить спектр. Позже саморазогрев в несколько кельвинов наблюдался даже при коротких импульсах тока, и, таким образом, экстраполяция возрастающей температуры на начало импульса [15] была добавлена ​​к методу и задокументирована в CIE 225: 2017 [16].

    Мы изучили возможность получения спектра светодиодов при комнатной температуре без необходимости каких-либо синхронных измерений, которые потенциально могут быть применены к светодиодным лампам с возможностью регулировки яркости.Светодиод приводится в действие электрическим током с широтно-импульсной модуляцией, и коэффициент модуляции изменяется. Электрическая мощность, вызывающая избыточное тепло, повышающее температуру перехода, уменьшается по мере падения коэффициента модуляции. Для линейных систем форма волны температуры перехода для любого коэффициента модуляции может быть получена путем измерения переходной характеристики [25]. Спектр при температуре окружающей среды может быть построен путем экстраполяции относительных изменений спектральной энергетической освещенности на каждой длине волны на рабочий цикл 0% в соответствии с рисунком 2.Рабочие циклы выше 10% использовались, чтобы уменьшить влияние тепловых переходных процессов вблизи нарастающего фронта импульса тока. Один из способов оценить, являются ли эти искажения доминирующими, - это проверить, какие нормированные спектры пересекаются при инвариантном к температуре значении энергии, введенном в [26]. Уширенные спектры, подверженные переходным процессам, не проходят через точку пересечения других спектров и исключаются из анализа.

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 2. Спектры электролюминесценции красного светодиода AlGaInP (а) и синего пика белого светодиода InGaN (б) при подаче прямоугольного тока частотой 1 кГц (0–200 мА). Цветные пунктирные кривые отображают спектры, измеренные с различными рабочими циклами, а сплошная черная кривая отображает спектр, экстраполированный на комнатную температуру 298 К.

    Загрузить рисунок:

    Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

    Спектр электролюминесценции светодиода определяется плотностью состояний электронов и дырок, умноженной на распределение Ферми – Дирака как

    где - энергия фотона с приведенной постоянной Планка и угловой частотой ω .Параметры E c и E v - это энергии зоны проводимости и валентной зоны. Распределения Ферми – Дирака определяют вероятности термически индуцированного заполнения электронами в зоне проводимости и дырками в валентной зоне [27, 28] как

    где k B - постоянная Больцмана, T j - температура перехода, а E fn и E fp - квазиуровни Ферми с индексами fn и fp, которые относятся к отрицательные и положительные заряды.

    Мы аппроксимируем распределения Ферми – Дирака статистикой Максвелла – Больцмана, поскольку нам неизвестны точные квази-энергии Ферми электронов и дырок в активной области со смещенными условиями [29]. В приближении Максвелла – Больцмана спектральная модель принимает вид

    где - ширина запрещенной зоны, которая зависит от температуры перехода согласно формуле Варшни [30] как

    со значениями параметров для конкретного материала α и β .Для тройных полупроводниковых сплавов, таких как In x Ga 1- x N, эффективная ширина запрещенной зоны становится равной [31]

    где x - коэффициент смешивания, а - параметр изгиба. и получаются из уравнения (5) с параметрами Варшни, перечисленными в таблице 2.

    Приближение Максвелла – Больцмана действительно при низких плотностях тока и при высоких плотностях тока для носителей выше E fn и ниже E fp [27, 28, 32].Используя это упрощение, эффективная DOS светодиода может быть откалибрована путем подгонки спектральной модели уравнения (4) с эффективной моделью DOS, умноженной на распределение Максвелла – Больцмана, к измеренному спектру при известной температуре перехода [27, 28, 33 ]. Эффективная DOS может быть дополнительно смоделирована уравнениями, введенными в разделах 3.1 и 3.2, в зависимости от материалов активного слоя.

    3.1. Красный светодиод AlGaInP

    В наших более ранних исследованиях [33] мы моделировали спектры красных светодиодов с квантовыми ямами AlGaInP при различных температурах перехода.Эти светодиоды похожи на светодиоды в лампах Osram Classic A80. В [33] спектр светодиода при температуре 303 К был разделен на соответствующее распределение Максвелла – Больцмана, и полученная плотность состояний моделировалась как две экспоненциально уширенные ступенчатые функции:

    где A 1 и A 2 - высота ступенек, и - параметры расширения, и - энергия разделения поддиапазонов. Для светодиодов AlGaInP расщепление валентной зоны возникает из-за спин-орбитального взаимодействия [31].Согласно нашим экспериментам, параметры мэВ, мэВ и мэВ являются общими для конкретного типа светодиода при различных температурах перехода и рабочих токах. Таким образом, их нужно получить только один раз для каждого типа светодиода. Абсолютная высота ступеней и параметры E g и зависят от T j и рабочего тока и, следовательно, должны соответствовать каждому измеренному нормализованному спектру. В качестве альтернативы, поскольку энергия запрещенной зоны является функцией T j , ее можно смоделировать с использованием формулы Варшни с отношениями смешения x и y четвертичного (Al y Ga 1− y ) x In 1- x сплав P [31] в качестве свободных параметров.Оба способа дают одинаковые результаты.

    Эксперименты Катахары и Хиллхауса [34] и Ву и др. [35] показали, что экспоненциально уширенная ступенчатая функция также описывает эффективную плотность состояний светодиодов арсенида галлия (GaAs) и тонких пленок нитрида индия (InN).

    Температуры перехода, полученные при моделировании, сравнивались с откалиброванными T j , полученными методом прямого напряжения в диапазоне температур 303–398 К при уровнях тока 200 мА, 300 мА и 370 мА.Стандартное отклонение между смоделированной и измеренной температурами перехода составляло около 2,4 К (0,7%), а максимальная разница составляла 8,5 К [33]. Когда наш метод сравнивался с методом наклона [9] и методом сдвига пика [10], он давал наиболее точные температуры перехода, при этом позволяя моделировать обе стороны спектров.

    3.2. Синий светодиод InGaN

    Температурная зависимость спектра электролюминесценции, излучаемого синим светодиодом InGaN, полученная от светодиодной лампы Philips Master, показана на рисунке 3.Для измерения спектров использовались установка и методы, более подробно описанные в [33]. Смоделированные спектры (черные сплошные линии) аппроксимированы измеренными спектрами (цветные пунктирные линии) методом относительной аппроксимации наименьших квадратов [36, 37]. На рис. 4 представлена ​​эффективная плотность состояний, полученная при подгонке спектральной модели к измеренному спектру с распределением Максвелла – Больцмана при известной температуре. Подобные эффективные формы DOS были измерены, например, Накамура [38], О'Доннелл и др. [39], Ван и др. [27] и Лок и др. [40].Как видно, DOS не следует экспоненциально уширенной ступенчатой ​​функции, как это было в случае светодиодов AlGaInP и GaAs. Вместо этого мы разработали другую модель DOS,

    где A 1 - высота ступеньки; нарушает симметрию сигмоидной функции с параметрами уширения и. Параметры, которые необходимо откалибровать с использованием эталонного спектра при известной температуре, - это, и. Высота ступеньки A 1 , ширина запрещенной зоны и параметр дополнительного уширения изменяются при изменении T j .Эффективное соотношение смешивания x в уравнении (6) также было установлено как независимый от температуры параметр подгонки, чтобы спектральная модель с откалиброванными параметрами DOS могла использоваться для моделирования спектра других светодиодных образцов того же типа. Был смоделирован спектральный диапазон ± 0,22 эВ вокруг энергии, соответствующей пику спектральной освещенности.

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 3. Спектры светодиода InGaN №1, ​​измеренные (цветные пунктирные линии) при 205 мА и различных температурах перехода, и подобранная модель (черные сплошные линии). Легенды указывают смоделированную температуру перехода для каждого спектра и соответствующую температуру перехода в скобках. Нормированный спектр, измеренный при 348 К, использовался для калибровки параметров модели. Все спектры для наглядности сдвинуты по вертикали.

    Загрузить рисунок:

    Стандартный образ Изображение высокого разрешения

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 4. Плотность состояний светодиода InGaN №1, ​​измеренная при токе 205 мА (цветные пунктирные линии), и модель соответствует (черные сплошные линии) в линейной шкале (a) и логарифмической шкале (b). Каждая плотность состояний нормирована на энергию 2,9 эВ. Параметры модели, используемые для подгонки, были откалиброваны при 348 К.

    Загрузить рисунок:

    Стандартное изображение Изображение высокого разрешения

    В идеале, DOS светодиода с квантовыми ямами должна формировать ступенчатую функцию. Есть несколько механизмов, которые могут исказить InGaN DOS от этой идеальной формы.Спектральный пик излучения синих светодиодов InGaN может быть изменен от 3,4 эВ до 2,0 эВ путем увеличения содержания индия в процессе производства до разрушения кристаллической структуры [41]. Дислокации решетки InGaN, возникающие из-за рассогласования решеток слоев, могут достигать ∼10 9 см −2 [42], и, таким образом, плотность состояний расширяется из-за вариаций локального содержания индия и пространственной толщины в слой квантовых ям [29, 43], тогда как светодиоды AlGaInP и GaAs могут быть выращены с высоким качеством кристалла с дислокациями менее ∼10 3 см −2 [42].Глубокие локализованные состояния локального богатого индием окружения образуют экситоны вблизи связанных состояний [43, 44]. Такие экситоны представляют собой водородоподобные системы и имеют локализованную энергию. При низких температурах с низкой плотностью носителей их можно увидеть как дополнительные пики на краях каждого энергетического состояния, вносящие вклад в DOS [44]. Фактически, спин-орбитальное и кристаллическое расщепление состояний валентной зоны можно определить по экситонным пикам, присутствующим в данных отражения и фотолюминесценции, измеренных при чрезвычайно низких температурах, например.грамм. 2 К [45].

    То, что мы видим в измеренной DOS InGaN на рисунке 4, - это нарастающий фронт состояния с наименьшей энергией [46], искаженный потенциальными флуктуациями низших излучающих состояний. Металлический p-контакт, действующий как зеркало, иногда используется для усиления светового излучения светодиодного чипа, что вызывает помехи. На рис. 3 показана интерференция [47, 48] при 3,05 эВ для спектра излучения синих светодиодов Luxeon flip-chip [49] светодиодных ламп Philips Master.

    Модель в уравнениях (4) и (8) была протестирована на трех синих светодиодах InGaN от светодиодных ламп Philips Master, работающих при шести значениях T j между 303 K и 398 K и четырех уровнях тока I .Параметры DOS были откалиброваны по нормализованному спектру светодиода №1, измеренному при K и I = 205 мА. Эти параметры модели затем использовались для получения температур перехода других спектров при различных T j и I , а также спектров двух других светодиодных образцов того же типа. Полученные температуры перехода сравниваются с известными эталонными температурами, представленными в таблице 3. Как видно, модель немного отличается. Различия меняются в зависимости от T j и I , но в основном для разных образцов светодиодов.Стандартное отклонение между тремя образцами по всем температурам и уровням тока, указанным в таблице 3, составляет 11,2 К. Изменяющаяся температура представляет стандартное отклонение 1,8 К, а переменный ток - стандартное отклонение 2,1 К. Результаты показывают, что параметры модели различаются. среди образцов и в меньшей степени в зависимости от T j и I . Вариации от образца к образцу можно в значительной степени объяснить вариациями материала подложки и их влиянием на DOS.Коэффициенты смешивания x сходятся к значениям для конкретного образца: для светодиода №1, для светодиода №2 и для светодиода №3. Если каждый образец светодиода калибруется отдельно с использованием одного спектра при известной температуре, общее стандартное отклонение между смоделированной и измеренной температурами перехода уменьшается с 11,2 К до 3,5 К.

    3.3. Белые светодиоды InGaN

    Спектры белых светодиодов более сложны, чем спектры синих светодиодов, из-за фотолюминесценции люминофорного покрытия. Моделирование фотолюминесценции потребует знания спектров поглощения, возбуждения и испускания каждого типа люминофора, используемого в конечной смеси, и толщины слоя люминофора [50].Поскольку лампы, изучаемые в этой работе, относятся к коммерческому типу, у нас нет доступа к таким данным, и поэтому мы должны использовать более практичные методы для учета фотолюминесценции. Параметры уширения и эффективная модель DOS в уравнении (8) могут объяснить искажение из-за фотолюминесценции. Кроме того, поскольку спектры электролюминесценции красных светодиодов можно моделировать с помощью уравнения (7), мы отделили их спектры от белых спектров Osram Classic A80 в соответствии с рисунком 5.

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 5. Относительные спектры красных светодиодов AlGaInP и синих светодиодов InGaN, извлеченные из белого спектра лампы Osram Classic A80. На спектры излучения красных и синих светодиодов влияет фотолюминесценция (ФЛ) люминофорного покрытия синих светодиодов.

    Загрузить рисунок:

    Стандартный образ Изображение высокого разрешения

    Спектральная модель, разработанная для синих светодиодов InGaN, проверенная с использованием синих светодиодов, извлеченных из светодиодных ламп Philips Master, была протестирована на трех белых светодиодах InGaN от ламп Osram PAR16, Osram Classic A60 и Osram Classic A80.Osram Classic A40 был исключен из анализа, потому что синий пик и фотолюминесценция значительно перекрывались. Светодиоды работали при номинальных токах, указанных в таблице 1, при значениях T j между 303 K и 423 K. Были рассмотрены три образца светодиодов каждого типа. Эффективная DOS для каждого типа светодиода была определена путем определения DOS отдельно для трех образцов светодиодов и усреднения параметров модели. Затем были проанализированы спектры при других температурах, чтобы определить температуры оптического перехода, которые сравнивались с известными эталонными температурами.Результаты представлены в таблице 4. Результаты представлены как средние значения для светодиодных образцов со стандартными отклонениями. В среднем стандартное отклонение между тремя типами белых светодиодов составляет 8 К. В таблице 5 представлены средние параметры модели, полученные для различных типов светодиодов.

    Представленные методы также в некоторой степени применимы к лампам, то есть путем измерения спектра лампы можно получить оценку среднего T j светодиодов в лампе, выполнив шаги, указанные на рисунке 6.Из-за наших обширных исследований светодиодных образцов ламп, описанных в разделах 3.2 и 3.3, не было необходимости выполнять шаги 1–3. Вместо этого мы протестировали схему, начиная с шага 4, для всех ламп, кроме Osram Classic A40. Для DOS мы использовали данные для светодиодов из таблицы 5. В дополнение к этим параметрам мы также учли коэффициент пропускания ламп.

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рисунок 6. Шаги для оценки температуры перехода T j светодиодной лампы. Параметр T a - это температура окружающей среды в помещении. Шаги 1 и 2 описаны в разделе 2.2.

    Загрузить рисунок:

    Стандартный образ Изображение высокого разрешения

    Колбы светодиодных источников света обычно изготавливаются из полупрозрачных полимеров или стекла. Длина волны среза зависит от типа лампы, как показано на рисунке 7. Коэффициенты пропускания были определены из относительных спектров ламп, измеренных в геометрической конфигурации с использованием 1.65-метровый спектрорадиометр с интегрирующей сферой [20], включая измерения спектрального самопоглощения ламп с присоединенными лампами и без них. Philips Master LED имеет выносные люминофорные пластины, эффективный спектральный спектр поглощения которых был определен из отношения относительных спектров, измеренных с удаленными пластинами и без них. При оптическом моделировании температуры перехода с помощью светодиодной лампы коэффициент пропускания или поглощения лампы необходимо сначала скорректировать по спектру.

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рис. 7. Эффективные коэффициенты пропускания ламп Osram PAR16, CL A40, CL A60 и CL A80 и эффективные коэффициенты поглощения выносной люминофорной лампы в главной светодиодной лампе Philips.

    Загрузить рисунок:

    Стандартный образ Изображение высокого разрешения

    Обычно светодиодная лампа содержит несколько светодиодных компонентов, которые могут иметь немного разные оптические характеристики, например.грамм. за их пиковую энергию. Из-за этого измеренный суммарный спектр кажется шире, чем спектр одного светодиода, что дает завышенную оценку полученной температуры перехода. Мы исследовали этот эффект, определяя температуры из суммы трех спектров светодиодов и отдельных спектров и сравнивая результаты. Разница между температурой перехода, определенной из суммарного спектра, и средней температурой перехода, полученной для спектров трех компонентов светодиода с использованием средних параметров модели, указанных в таблице 5, составила 6.9 К для Philips Master LED, 9,8 К для Osram PAR16, 1,2 К для Osram Classic A60 и 0,4 К для Osram Classic A80. Небольшие различия в корпусе Osram Classic A60 и A80 объясняются однородностью светодиодных образцов.

    Средние температуры перехода, оцененные для каждого типа светодиодных ламп, показаны на рисунке 8 в зависимости от времени их работы. Нам неизвестны реальные температуры перехода светодиодов в лампах, что затрудняет валидацию модели. Результаты для светодиодов, приведенные в таблице 4, показывают, что их температура перехода может иметь среднюю стандартную неопределенность приблизительно 9 К из-за отклонения образцов светодиодов.Кроме того, определение температуры перехода из суммарного спектра светодиодов может вызвать систематическое увеличение видимой температуры перехода. Средняя стандартная неопределенность, приписываемая этому эффекту, составляет приблизительно 3 К. Коэффициент пропускания лампы также может варьироваться в зависимости от образца лампы. В целом расширенная неопределенность температуры перехода, полученной с помощью оптических методов, составляет 19 К (5%) без учета влияния колбы. Стандартное отклонение температур перехода, полученных для различных образцов лампы, составляло от 6 до 10 К, в зависимости от типа лампы.

    Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

    Рис. 8. Расчетные средние температуры перехода для каждого типа светодиодной лампы. CL A80-W и CL A80-R обозначают белые светодиоды и красные светодиоды внутри лампы CL A80.

    Загрузить рисунок:

    Стандартный образ Изображение высокого разрешения

    Хотя полученные значения температуры перехода имеют большую погрешность, они могут быть полезны при сравнении типов ламп друг с другом или при изучении изменений температуры, как мы это сделали на рисунке 8.Когда мы сравниваем температуру перехода ламп с отмеченными изменениями светового потока, показанными на рисунке 1 (b), мы не видим четкой корреляции между температурой перехода и изменением светового потока. Osram Classic A80, у которого, согласно анализу, самая высокая температура перехода, деградирует медленнее всего.

    Интересно отметить, что управляющая электроника ламп A80 начала выходить из строя примерно через 40 000 часов. Лампы были разобраны для изучения состояния светодиодов.В лампе Osram Classic A80 все шесть белых и шесть красных светодиодов подключены последовательно, и все светодиоды питаются одинаковым постоянным током 370 мА. Только 50% из 24 компонентов белых светодиодов излучали свет при 1 мА, когда они приводились в действие внешним током, 29% производили свет при 10 мА, а 21% не давали света при 10 мА. Напротив, все 24 красных светодиода Osram Classic A80 работали нормально и давали свет с током 1 мА. Это указывает на то, что более высокая температура перехода приводит к поломке светодиодов, поскольку, согласно анализу, температура перехода белых светодиодов значительно выше, чем у красных светодиодов.

    Управляющая электроника одной из ламп Osram Classic A60 сломалась после последнего раунда измерения светового потока. Согласно анализу, температура перехода в этой лампе - вторая по величине. Osram Classic A60 также является единственной лампой, у которой во время эксперимента закончился срок службы L 70 [17] примерно через 40 000 часов. Причина деградации светового потока - потемнение люминофорного покрытия.

    Мы смоделировали спектры электролюминесценции светодиодов для определения температуры их перехода.Спектральные модели основаны на распределении Максвелла – Больцмана и эффективной плотности состояний, полученной из одного спектра при известной температуре. Спектр при известной температуре может быть получен, например, с использованием метода прямого напряжения или путем включения светодиода с различными рабочими циклами и экстраполяции результатов на нулевой рабочий цикл, соответствующий комнатной температуре. Этот метод можно использовать для определения температурных характеристик светодиодных ламп путем введения опции диммирования на основе широтно-импульсной модуляции.

    Спектральные модели хорошо работают для красных светодиодов AlGaInP, где стандартное отклонение между смоделированными и известными температурами эталонного спая составляло 2,4 К для трех образцов светодиодов в диапазоне температур 303–398 К и уровнях тока 200–370 мА. . Для синих светодиодов InGaN соответствующее стандартное отклонение составило 11,2 К в том же диапазоне температур с уровнями тока 100–250 мА. Возможные причины повышенного стандартного отклонения в случае синих светодиодов включают отклонения температуры холодного спая и изменчивость образцов светодиодов.При отдельной калибровке каждого образца светодиода стандартное отклонение уменьшилось до 3,5 К. Эффективная DOS, по-видимому, немного отличается для каждого образца светодиода, возможно, из-за производственного процесса, который ограничивает точность модели по сравнению с красными светодиодами. Модель для синих светодиодов в некоторой степени применима и к белым светодиодам InGaN. Среднее стандартное отклонение между смоделированными и известными температурами эталонного спая составило 8 К для трех типов белых светодиодов.

    Этот метод также дает средние температуры перехода для светодиодов в светодиодной лампе, и он был использован для анализа температуры перехода четырех типов ламп, подвергающихся испытаниям на естественное старение в течение 50 000 часов.Мы не могли проверить эти определения температуры так же, как измерения отдельных светодиодов, потому что у нас не было доступа к реальным температурам светодиодов внутри ламп. По нашим оценкам, расширенная неопределенность полученных температур перехода составляет 19 К (5%), в основном за счет изменения образцов светодиодов. Не было четкой тенденции между температурой перехода и отмеченным ухудшением светового потока. Однако похоже, что лампы начали ломаться, начиная с ламп с самой высокой температурой перехода.

    В будущем определение температуры оптического перехода с использованием разработанных спектральных моделей может быть применено с оптикой формирования изображений к другим устройствам на основе светодиодов.

    Эта работа была поддержана Европейской программой метрологических исследований (EMRP) в рамках совместного исследовательского проекта ENG05 «Метрология твердотельного освещения». EMRP совместно финансируется странами-участницами EMRP в рамках EURAMET и Европейского Союза. Авторы благодарят Тимо Денсберга за создание преобразователя напряжения в ток, используемого при импульсных измерениях светодиодов.Дьердь Андор получил признание за калибровку светодиодных компонентов методом прямого напряжения. AV также хотел бы отметить финансируемую позицию докторантуры Aalto ELEC.

    Страница не найдена - LEDVANCE RELAX & ENJOY

    Страница не найдена - LEDVANCE RELAX & ENJOY Перейти к основному содержанию Настройки конфиденциальности

    На нашем веб-сайте мы используем файлы cookie.Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

    Настройки конфиденциальности

    Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie.Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и, таким образом, выбрать только определенные файлы cookie.

    Имя Borlabs Cookie
    Провайдер Eigentümer dieser Веб-сайт
    Назначение Speichert die Einstellungen der Besucher, die in der Cookie Box von Borlabs Cookie ausgewählt wurden.
    Имя файла cookie borlabs-cookie
    Время выполнения cookie 1 Jahr

    Inhalte von Videoplattformen und Social-Media-Plattformen werden standardmäßig blockiert.Венн Cookies von externen Medien akzeptiert werden, bedarf der Zugriff auf diese Inhalte keiner manuellen Einwilligung mehr.

    Показать информацию о файлах cookie Скрыть информацию о файлах cookie

    % PDF-1.3 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > / Xi1 12 0 R / F1 15 0 R / Xi2 18 0 R / F2 + 0 21 0 R >> / XObject> >> / Аннотации [29 0 R] >> эндобдж 4 0 obj > / F3 31 0 R / F1 15 0 R / F2 + 0 36 0 R >> >> / Аннотации [40 0 R] >> эндобдж 5 0 obj > / F2 9 0 R >> / XObject> >> / Аннотации [48 0 R] >> эндобдж 6 0 obj > / Xi7 12 0 R / F1 15 0 R / F2 + 0 52 0 R >> / XObject> >> / MediaBox [0 0 595 842] >> эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > транслировать q q q BT 36 782.5 тд 0 -151,36 тд 0-225 тд ET Q q Q q 2 Дж 0 G 1 нед. 1 0,4 0 RG 36 372,5 м 559 372,5 л S 0 G Q BT 1 0 0 1 36 351,5 тм / F1 9 Тс 1 0,4 0 мкг (ПРОДУКТ \ 040ПРЕИМУЩЕСТВА) Tj 0 г ET BT 1 0 0 1 36 320 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 320 тм / F2 9 Тс (Три \ 040light \ 040color \ 040in \ 040one \ 040luminaire \ 072 \ 040Warm \ 040White \ 054 \ 040Cool \ 040White \ 054 \ 040Daylight \ 040White) Tj ET BT 1 0 0 1 36 307,5 ​​тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 307,5 ​​тм / F2 9 Тс (Простая \ 040installation \ 040thanks \ 040to \ 040integrated \ 040driver) Tj ET BT 1 0 0 1 36 295 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 295 тм / F2 9 Тс (Easy \ 040installation \ 040with \ 040fast \ 040connection) Tj ET BT 1 0 0 1 36 282.5 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 282,5 тм / F2 9 Тс (Гарантия 5 \ 040лет \ 040) Tj ET q Q q 2 Дж 0 G 1 нед. 1 0,4 0 RG 36 265,5 м 559 265,5 л S 0 G Q BT 1 0 0 1 36 244,5 тм / F1 9 Тс 1 0,4 0 мкг (ПРОДУКТ \ 040 ХАРАКТЕРИСТИКИ) Tj 0 г ET BT 1 0 0 1 36 213 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 213 тм / F2 9 Тс (Три \ 040light \ 040colors \ 040selectable \ 040via \ 040slide \ 040switch) Tj ET BT 1 0 0 1 36 200,5 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 200,5 тм / F2 9 Тс (Тип \ 040of \ 040protection \ 072 \ 040IP54) Tj ET BT 1 0 0 1 36 188 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 188 тм / F2 9 Тс (Разъем \ 040box \ 040with \ 040push \ 040wire \ 040terminal \ 040for \ 040tool \ 055free \ 040connection) Tj ET BT 1 0 0 1 36 175.5 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 46 175,5 тм / F2 9 Тс (Через \ 040 проводку \ 040 возможно) Tj ET q 1 1 1 пг 0 630,82 595 211,18 рэ ж Q q 2 Дж 0 G Q q Q q 2 Дж 0 G Q q 231 0 0 65,25 328 761,25 см / img1 Сделать Q BT 1 0 0 1 328 761,25 тм 231 0 Тд -231 0 Тд ET q Q q 2 Дж 0 G Q BT 1 0 0 1 36 711,57 тм / F1 24 Тс 1 0,4 0 мкг (ПРОДУКТ \ 040 ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ) Tj 0 г ET BT 1 0 0 1 36 687,57 тм / F2 24 Тс 1 0,4 0 мкг (DL \ 040COMFORT \ 040DN \ 040205 \ 04020 \ 040W \ 0403CCT \ 040IP54 \ 040WT) Tj 0 г ET BT 1 0 0 1 36 660,57 тм / F1 12 Тс 1 0,4 0 мкг (DOWNLIGHT \ 040COMFORT \ 040 \ 174 \ 040Downlight \ 040with \ 040adjustable \ 040white \ 040light \ 040colors) Tj 0 г ET q Q q 2 Дж 0 G 1 нед. 1 0.4 0 RG 303,9 614,14 м 559 614,14 л S 0 G Q q 171,27 0 0 208 77,92 406,14 см / img2 Сделать Q BT 1 0 0 1 77,92 406,14 тм 171,27 0 Тд -171.27 0 Тд ET BT 1 0 0 1 303,9 593,14 тм / F1 9 Тс 1 0,4 0 мкг (ОБЛАСТИ \ 040OF \ 040APPLICATION) Tj 0 г ET BT 1 0 0 1 303,9 561,64 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 561,64 тм / F2 9 Тс (Прямая \ 040 замена \ 040для \ 040 светильников \ 040с \ 040компакт \ 040флуоресцентный) Tj 1 0 0 1 313,9 549,14 тм (лампы) Tj ET BT 1 0 0 1 303,9 536,64 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 536.64 тм / F2 9 Тс (General \ 040illumination) Tj ET BT 1 0 0 1 303,9 524,14 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 524,14 тм / F2 9 Тс (Ванные \ 054 \ 040kitchens \ 040and \ 040sheltered \ 040outdoor \ 040areas) Tj ET BT 1 0 0 1 303,9 511,64 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 511,64 тм / F2 9 Тс (Офисы) Tj ET BT 1 0 0 1 303,9 499,14 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 499,14 тм / F2 9 Тс (Коридоры) Tj ET BT 1 0 0 1 303,9 486,64 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 486,64 тм / F2 9 Тс (Фойе) Tj ET BT 1 0 0 1 303.9 474,14 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 474,14 тм / F2 9 Тс (Магазины) Tj ET BT 1 0 0 1 303,9 461,64 тм / F2 9 Тс (\ 226) Tj ET BT 1 0 0 1 313,9 461,64 тм / F2 9 Тс (Лестницы) Tj ET q BT 18 421 тд / F2 9 Тс (\ 137 \ 137) Tj ET Q Q q q Q q 2 Дж 0 G Q q 34,67 0 0 50 36 66,55 см / Xi0 Do Q BT 1 0 0 1 36 66,55 тм 34.67 0 Тд -34.67 0 Тд ET q Q q 2 Дж 0 G 0,3 Вт 1 0,4 0 RG 36 49,55 м 297,5 49,55 л S 0 G 0,3 Вт 1 0,4 0 RG 297,5 49,55 м 559 49,55 л S 0 G Q BT 1 0 0 1 36 31,15 тм / Xi1 7 Тс 1 0,4 0 мкг (Март \ 04030 \ 054 \ 0402021 \ 054 \ 04018 \ 07221 \ 07206) Tj 0 г ET BT 1 0 0 1 420.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *