Только что прочитал опус под громким названием: «Почему замена ртутных уличных ламп на светодиодные светильники не имеет смысла: мнение инженера» и решил немного раскрыть эту тему, тем более сам непосредственно занимался установкой, ремонтом, эксплуатацией газоразрядных светильников…
Немного окунёмся в историю освещения улиц…
Итак, ещё с древности улицы некоторых городов освещались факелами, затем в 19 веке некоторые европейские города освещались газовыми фонарями (т.е. подводилась газовая труба, устанавливался внутри светильника «газовый рожок»), было освещение керосиновыми фонарями… Специальные люди следили за состоянием фонарей, зажигали и тушили…
Наконец к концу 19-го - началу 20-го века появились лампы накаливания, которые и стали использовать в уличном освещении… Но были они не экономичны и срок службы был мал, хотя в данном направлении велись улучшения, так для увеличения срока службы баллон лампы стали заполнять аргоном… Тем не менее срок службы был около 1000 часов, а КПД – около 10%, остальное уходило в тепло…
Но в 20-30-х годах интенсивно ведутся разработки и появляются газоразрядные лампы как высокого, так и низкого давления…
Эти лампы по отношению к лампам накаливания имеют гораздо лучший КПД, удельную светимость, срок службы…
Первоначально используются в уличном освещении лампы типа ДРЛ, что означает «дуговая ртутная с люминесцентная» … Что представляла данная лампа? Она состояла из маленького баллончика, куда заводились электроды и происходил электрический разряд, при этом спектр излучения таков, что в основном там ультрафиолетовое излучение, для перевода его в видимый диапазон на внешней колбе нанесён тот самый люминесцентный слой, который поглощает ультрафиолет и отдаёт видимое излучение, при этом внутренняя колба делалась из кварцевого стекла (поскольку оно пропускает УФ-спектр)… Всё вроде бы хорошо, срок службы у них выше в 4 раза, чем у ламп накаливания, КПД – до 85%, но они очень чувствительны к охлаждению, чуть становится холоднее и они хуже загораются, хотя в конструкции всё же предусмотрели и внешняя колба – теплоизолирующая, что улучшает зажигание лампы на холоде.. Кроме того, у ДРЛ имеется неприятная особенность, что при выключении и повторном включении она сразу не загорится, ей нужно остыть, только тогда она опять загорится…
Кроме того, ДРЛ нуждается в специальном дросселе – катушке, намотанной на сердечник, поскольку газоразрядные лампы нуждаются в балластном сопротивлении, задающем режим (хотя пробовали ставить балластные резисторы, но они оказались не эффективными), сам дроссель материалоёмок, нужны цветные металлы и трансформаторная сталь, кроме того из-за него увеличивается потребление светильником реактивного тока, для компенсации его нужно ставить батарею конденсаторов, тоже не очень-то дешёвую… Первые модели ДРЛ (т.н. двухэлектродные) нуждались в сложном ПРА (пускорегулирующий аппарат), обычно совмещаемом с дросселем, что ещё удорожало светильник, затем была выпущена новая модификация (начиная с 70-х годов) – четырёхэлектродная, которая не нуждалась в сложно ПРА…
В то же самое время появились и натриевые лампы типа ДНат, многие видели, как они светятся: характерным оранжевым светом, тогда как ДРЛ светятся обычно холодным белым… В ДНат происходит разряд в парах натрия, именно из-за этого лампа светится рыжим светом…
Почему стали выпускать ДНаТ? А у неё оказалась удельная светимость выше, чем у ДРЛ, кроме того рыжий свет в темноте придаёт большую чёткость фигур, что немаловажно, особенно на дороге (хотя цветопердача сильно искажается, предметы кажутся совсем другого цвета) … Кроме того натрий излучает в основном видимый спектр в очень узком диапазоне, что также важно для уличного освещения…
Но конструкция ДНаТ сложнее, чем ДРЛ, она требует специальных материалов, так внутренняя колба делается не из стекла, поскольку разогретый натрий «съедает» его, а из корунда, кроме того для поджига такой лампы необходимо специальное устройство ИЗУ, которое создаёт высоковольтный импульс внутри баллона… В баллон добавляют тоже немного ртути для первоначального запуска лампы (именно поэтому при включении ДНаТ загораются синевато-белым светом и лишь через несколько секунд постепенно свет становится рыжим…
Кроме того, для ДНат также нужен дорогостоящий дроссель и конденсаторы и ИЗУ, вот это устройство обычно один из самых ненадёжных элементов в светильнике, довольно часто выходит из строя, сама лампа также имееет меньший ресурс, чем ДРЛ из-за более жёстких условий…
Последней разновидностью газоразрядных ламп были ДРИ – «с излучающими добавками» типа соединений иода с редкоземельными металлами, именно они придаю цвет излучения, недостатки примерно, как и ДРЛ…
Ну а теперь посмотрим вкупе все недостатки газоразрядных ламп: достаточно дорогое производство (особенно у натриевых ламп), требующее особых условий, при этом использование ртути придаёт опасность такому производству, поэтому необходимо применять специальные меры, кроме того такие лампы нуждаются в дорогих дросселях, конденсаторах, а для натриевой лампы нужен высоковольтный ИЗУ, при этом высоковольтные импульсы которые создаются внутри, малые его размеры, установка внутри светильника (нередко может попадать влага) увеличивает вероятность выхода из строя, трудность запуска при пониженной температуре, невозможность повторного мгновенного зажигания лампы, опасность паров ртути; кроме того ртуть от разбитой лампы заражает всё вокруг, особенно опасно попадание её в землю и воду, что в конце концов приводит попаданию в организм и накоплению там, что приводит к тяжёлым последствиям… Т.е. газоразрядные лампы в большинстве своём содержат ртуть и их нужно правильно утилизировать, передавать на специальные демеркьюризационные заводы, где ртуть должны утилизировать, но обычно лампы выкидывают, что отравляет природу…
Светодиодные лампы ещё не выработали ресурс к модернизации и улучшению, они гораздо менее материалоёмкие, у лучших образцов срок эксплуатации доходит до 60 тыс. часов, КПД – до 95%, удельная светимость в более, чем 3 раза выше, чем у лучших газоразрядных, нет разных вредных веществ типа ртути, лампа не травмопасна (тогда как разбитая колба газоразрядной лампы может сильно ранить) … При этом по мере развития технологий, отработки новых решений срок службы будет ещё увеличиваться, характеристики – улучшаться, стоимость – уменьшаться…
Жалобы на «малый ресурс работы, который менее заявленного» связан прежде всего с использованием некачественных ламп, выпущенных по упрощённой технологии, плохого теплоотведения (неудовлетворительный радиатор, где используется меньше металла), плохие контактные соединения, компоненты электронных схем низкого качества, не приспособлены для данного режима…
По мере освоения светодиодных ламп отечественной промышленностью появятся не дорогие достаточно качественные лампы… Хотя конечно, необходимо будет озаботится выпуском качественных и недорогих электронных компонентов, база для этого имеется…
