Исследование работоспособности и качества функционирования светодиодных осветительных элементов электротехнических систем при предельно допустимой температуре окружающей среды

На основе результатов исследования элементов электротехнической системы определены работоспособность и качество их функционирования на примере применения светодиодных филаментных ламп для освещения при непрерывной эксплуатации их при предельно допустимой температуры окружающей среды, равной 50 °С.

ЦЕЛЬ. Актуальность данной работы определяется отсутствием сведений о работоспособности и качестве функционирования филаментных светодиодных ламп при непрерывной их эксплуатации в условиях повышенной температуры окружающей среды, имеющих место в котлотурбинных цехах ТЭЦ, литейных цехах заводов, пекарен хлебозаводов, в штольнях угледобывающих шахт и подразделениях других предприятий.

МЕТОДЫ. Рассмотрен в сравнительном плане ресурс филаментных и типовых светодиодных ламп разной мощности при их эксплуатации при сравнительно высокой температуре окружающей среды.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Установлено, что 10 Вт филаментная светодиодная лампа с 4 филаментами имеет энергоресурс, как и у качественной типовой светодиодной лампы. При этом температура ее корпуса не более 40 °С, что практически в 2 раза меньше. Увеличением расстояния между филаментами за счет использования меньшего количества филаментов открывается возможность повышения мощности питания в 2 раза и соответственного светового потока в 1,5 раза. Установлено, что срок работоспособности филаментных светодиодных ламп модели Gauss мощности 10 Вт, содержащих 4 филамента, составляет 70-75 суток, а с 8 филаментами лишь 22-24 суток. Деградация филаментных светодиодных ламп с 8 филаментами при предельно допустимой температуре окружающей среды равной 50 °С происходит со скоростью 0,45-0,50 % в сутки. Показано, что филаментная светодиодная лампа с 4 филаментами, в случае эксплуатации ее в течение 4,5 ч в сутки в условиях повышенной температуры окружающей среды может проработать практически более одного года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В предварительных экспериментах с филаментной лампой новой конструкции модели Diall установлено, что использование в нем филаментов большей длины (45 мм), вместо ранее используемых (30 мм), позволяет повысить качество их функционирования приблизительно в 4 раза при эксплуатации их в тех же температурных условиях окружающей среды. 

1. Абрашкина М., Доброзраков И., Kошин И., и др. Филамент светодиодный на смену вольфрамовой спирали // Полупроводниковая светотехника. 2015. № 4. С. 6–11.

2. Николаев Р.М., Ханиев А.Р. Филаментная светодиодная лампа // Мат. докл. 19 аспирантско-магистерского семинара, посвященного «Дню энергетика» Т. 1. Под ред. ректора КГЭУ Э.Ю. Абдуллазянова. 2016. С. 142-143.

3. Нестеркина Н.П., Кондрашин А.С. О характеристиках светодиодных филаментных ламп мощностью 4, 6, 8 Вт // В сборнике: Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики. Материалы 13 Всероссийской научно- технической конференции с международным участием в рамках 4 Всероссийского светотехнического форума с международным участием. Ответственный редактор О.Е. Железникова; Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва. 2017. С. 358–366.

4. Тукшаитов Р.Х., Сулейманова И. Филаментные светодиодные лампы. Аналитический обзор современных источников литературы // Полупроводниковая светотехника. 2018. № 1. С. 35–45.

5. Наумов А.А., Садыков М.Ф. Некоторые аспекты энергосбережения в осветительной технике // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т. 19. № 5-6. С. 109-118.

6. Нестеркина Н. П., Кондрашин А.С., Корсуков А.А. Сравнительное исследование филаментных ламп мощностью 4 Вт в колбах А50 и А60 // Наука и просвещение. Пенза, 2016. С. 14–21.

7. Сулейманова И.И., Гильфанов К.Х., Борисов А.Н. Филаментные светодиодные лампы ряда фирм: виды и их особенности // В сборнике: современная наука: актуальные вопросы, достижения и инновации. Cборник статей 4 международной научно-практической конференции. в 2 частях. ответственный редактор Г.Ю. Гуляев. 2018. С. 48-51.

8. Тукшаитов Р.Х. О механизме спада светового потока и снижения энергоэффективности светодиодных осветительных приборов после их включения // В книге: Нигматуллинские чтения - 2018 Международная научная конференция. Тезисы докладов. 2018. С. 5-9.

9. Тукшаитов Р. Исследование спада светового потока филаментной лампы после ее включения при полной потере гелия и демонтаже колбы // Полупроводниковая светотехника. 2019. № 4. С. 14-16.

10. Morgan Pattison P., Hansen M., Tsao I.Y. LED lighting efficacy Status fnd directions. Comptes Rendus Phys., 2017.

11. Нигматуллин Р.М., Иштырякова Ю.С., Тукшаитов Р.Х. К характеристике параметров современных типов светодиодных ламп в условиях повышенных температур в ЖКХ // В сборнике: Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики. Материалы 12 Всероссийской научно-технической конференции с международным участием в рамках III Всероссийского светотехнического форума с международным участием. Ответственный редактор О.Е. Железникова; Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва. 2015. С. 284-287.

12. Сулейманова И.И., Борисов А.Н. Исследование характеристик филаментных светодиодных ламп // В сборнике: STUDENT RESEACH. Сборник статей 3 Междун. научно-практического конкурса. Отв. Гуляев герман Юрьевич. 2018. С. 66-69.

13. Mauro Ctresa. Electrical Over Stress–How to Prevent an LED Failling Earlier than Expected // Optica. 2017. V. 5. Issue 7. P. 793–802.

14. Нестеркина Н.П., Кондрашин А.С., Корсуков А.А. Исследование температурного режима работы светодиодных филаментных ламп мощностью 4 Вт в колбах А50 и 60 // В сборнике ХLV «Огаревские чтения: материалы научной конференции». Саранск, 2017. С. 358-366.

15. Борисов А.Н., Шириев Р.Р. Светодиодный источник света с повышенной светоотдачей // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. Т. 21. № 1-2. С. 111-119.

16. Pr. Cajochen Ch. Effect of daylight LED on visual comfort, melatonin, mood, waking performance, and sleep // Journal of Lighting & Research Tech. March 24. 2019.

17. Гарипов Р.Р. Исследование зависимости световых параметров светодиодных светильников от температуры окружающего пространства // Мат. докл. 9 Междун. молод. науч. конф. «Тинчуринские чтения». Т. 1. Казань: КГЭУ, 2014. С. 259.

18. Тукшаитов Р.Х. Результаты длительного испытания филаментных ламп при нормальной и предельно допустимой температуре окружающей среды после демонтажа их колб // Полупроводниковая светотехника. 2020. № 1. С. 6-8.

19. Айхайти Исыхакэфу. Метод комплексного контроля качества светодиодных осветительных приборов на основе исследования их характеристик //Автореферат дисс. на соис. учен. степ. канд. технич. наук. Казань: КГЭУ, 2018. 16 c.

20. Ivanov D.A., Yaroslavsky D.A., Sadykov M.F., et al. Development of Test site on the basis of Led Lamps for Debugging software of wireless network for processes automation modules // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. V. 13. № 5. pp. 1864-1870.

21. Gurin S.Y., B.V. Akimov, B.P. Gritsenko, Theoretical and experimental investigations of LED luminaire // Applied Mechanics and Materials V. 756. 2015. pp. 453–45.

22. Ju Yangyang. Heating LED phosphors during conversionexcitation energy in the luminescence diss. on the drip. Cand. Physicalmat.sciences. Tomsk, 2019. 23 p.

23. Ju Yangyang. Luminescence decay kinetics of yttrium aluminium garnet phosphor at different temperature // Journal of Physics: Conference series – 2018. V. 115. № 052004.

24. Айхайти Исыхакэфу, Ямбаева Т.А., Любавин И.Г. Малогабаритная термокамера для контроля рабочих характеристик светодиодных и компактных люминесцентных ламп // XI Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники ти энергетики». Саранск, 2013. С. 295–296.

25. Тукшаитов Р.Х., Айхайти И., Сулейманова И.И. Разработка методики определения величины спада светового потока филаментных ламп на основе ГОСТ Р 54350–2015 // Инженерный вестник Дона. 2018. № 1. (2018).ivdon.ru/magazine/nLy2018/4675/.

26. Тукшаитов Р. Типовые и филаментные светодиодные лампы. Каким образом можно оперативно оценить их качество. Часть 3 // Полупроводниковая светотехника. 2019. № 3 (59). С. 9-11.