Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ литературных данных об исследовании характеристик светодиодных световых приборов 9
1.1. Активное воздушное охлаждение 11
1.2. Активное жидкостное охлаждение 12
1.3. Пассивное охлаждение 14
1.4. Современные светодиодные светильники 19
1.5. Выводы по главе 1 35
2. Методики и результаты эксперементальных исследований 37
2.1. Методика и результаты измерений световой отдачи светодиода при питании импульсным током при различных температурах 38
2.2. Методика и результаты измерений спектральных характеристик светодиода при его питании постоянным током 44
2.3. Методика и результаты измерений люминесценции люминофора светодиода в зависимости от его температуры 48
2.4. Методика и результаты измерений светового потока светильника в зависимости от температуры его корпуса 51
2.5. Методика и результаты расчета температуры корпуса светильника при питании различными токами 55
2.6. Выводы по главе 2 60
3. Исследования и разработка световых приборов 61
3.1. Разработка оптической системы светодиодного светильника 61
3.1.1. Применение вторичной оптики для светодиодного освещения 62
3.1.2. Применение отражателей для светодиодного освещения 65
3.1.3. Выбор оптической системы 67
3.1.4. Исследование формы защитного стекла 69
3.2. Исследование и разработка теплоотвода мощного светодиодного светильника 73
3.3. Выводы по главе 3 85
4. Научно-технические и экономические аспекты разработанного светодиодного светового прибора 86
4.1. Анализ стоимости светодиодного светильника 86
4.1.1. Выбор светодиодов и тока питания 85
4.1.2. Выбор источника питания 89
4.2. Сравнительный анализ разработанного светодиодного светильника с аналогами и газоразрядными световыми приборами 92
4.3. Использование разработанного светильника для досветки растений 101
4.4. Выводы по главе 4 103
Заключение 104
Список сокращений 106
Список литературы
- Пассивное охлаждение
- Методика и результаты измерений спектральных характеристик светодиода при его питании постоянным током
- Исследование формы защитного стекла
- Сравнительный анализ разработанного светодиодного светильника с аналогами и газоразрядными световыми приборами
Введение к работе
Актуальность. Тема энергоэффективности и энергосбережения стала
центральной в современной светотехнике. Процесс массового внедрения энергосберегающих светотехнических изделий получил дополнительный стимул для развития, в связи с появлением новых излучателей – светодиодов.
Не смотря на обилие предлагаемых светодиодных светильников, в большинстве случаев они не обладают заявленными производителями светотехническими характеристиками и не обеспечивают нормируемые показатели. В настоящее время световая отдача светодиодов достигла высоких значений (160 и более лм/Вт), однако при этом в некоторых световых приборах на их основе относительно не высокие КПД (<80%). Низкий КПД связан с неправильным выбором режимов работы светодиодов, большими потерями в оптической системе. Светораспределение таких светильников, как правило, не соответствует ГОСТу. В связи с этим возникла необходимость исследования работы светодиодного светового прибора и его компонентов, для выявления причин влияющих на снижение его КПД, и установления режимов работы обеспечивающих его высокую энергоэффективность.
Работа соответствует: – приоритетному направлению развития науки, технологий и техники Российской Федерации («Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика») и Перечню критических технологий Российской Федерации («Технологии создания электронной компонентной базы и энергоэффективных световых устройств»);
– технологической платформе «Развитие российских светодиодных технологий».
Целью работы является исследование режимов работы светодиодного светового прибора и его компонентов, изучение температурных полей, создаваемых светодиодами в световом приборе, и влияние их на энергоэффективность.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
– исследовать влияние температуры p-n перехода светодиодов на их излучательные свойства;
– изучить влияние температуры люминофора светодиодов на его люминесцентные свойства и потери светового потока связанные с нагревом;
– исследовать влияние величины тока питающего светодиоды, на энергоэффективность светового прибора;
– исследовать температурные поля световых приборов, в зависимости от режимов работы светодиодов;
– исследовать влияние конструкции корпуса светового прибора на его температурное поле;
– изучить влияние оптической системы светового прибора на световые потери.
– апробировать найденные в результате исследований решения на готовом световом приборе
Научная новизна
-
Предложены экспериментальные методики и проведены комплексные исследования светодиодов фирмы Cree, в которых установлена степень влияния температуры p-n перехода, температуры люминофора, величины питающего тока на светотехнические характеристики светодиодов. На основе чего определены режимы питания светодиодов, обеспечивающие наилучшие технико-экономические показатели светового прибора. Данные методики апробированы на светодиодах других фирм.
-
Разработана и обоснована методика расчета распределения температурных полей светодиодных световых приборов с конвективным отводом тепла, позволяющая определять значения температуры p-n перехода светодиодов, и тем самым рассчитывать габаритные размеры корпуса, отличающаяся от известных методик расчета, вычислением теоретической световой эффективности, для конкретного светодиода, позволяющая более точно рассчитывать температуру p-n перехода.
-
На основе использования теоретической световой эффективности светодиодов получено аналитическое выражение для инженерного расчета габаритных размеров корпуса светодиодного светового прибора, с
точностью 5%. Полученное выражение достаточно простое и может быть
использовано при разработке корпусов световых приборов, не прибегая к
сложным расчетам на компьютере.
Практическая значимость. Разработанный энергоэффективный
светодиодный светильник модульного типа внедрен в производство и
выпускается предприятием ООО «Технологии Сибири». Этими световыми
приборами освещаются спортивные площадки, спортивные залы и улицы в
Томске, Чажемто, Кемерово, Новосибирске и др. городах России.
Разработанные методики оценки влияния температуры p-n перехода и люминофора на световой поток светодиода, а также методика оценки влияния силы тока на световую отдачу светодиода, используются при проектировании корпусов световых приборов для ООО «Технологии Сибири».
Результаты получены при выполнении проекта, поддержанного грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 16.516.11.6100 от 08.07.2011 «Разработка научно-технических основ повышения надежности и долговечности светодиодных световых приборов повышенной мощности для увеличения освещенности» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2013 годы».
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России: государственное задание в сфере научной деятельности № 8.2500.2014/К.
Достоверность полученных результатов приведенных в диссертационной работе определяется:
применением современных методов исследования, проведением измерений в соответствии с ГОСТ Р 54350-2011;
совпадением тепловых расчетов корпуса светильника с экспериментальными значениями;
разработанные теоретические положения и новые технические решения защищены патентами на полезные модели, а также подтверждены практически;
экспериментальные исследования метрологически обеспечены и проведены на экспериментальной базе Национального исследовательского Томского политехнического университета;
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. Методика расчета температуры p-n перехода светодиодов в световом
приборе, необходимая для определения их режимов работы и габаритных
размеров корпуса, основанная на определении температурных полей светового
прибора. Методика не требует построения сложной модели p-n перехода
светодиода, и позволяет быстро, не теряя точности оценивать температуру p-п
перехода для создания эффективного теплоотвода.
2. Аналитическое выражение для расчета габаритных размеров светодиодных
световых приборов с конвективным охлаждением корпуса.
3. Результаты исследований эффективности применяемых светодиодов в
зависимости от режимов работы, в которых показано, что характеристики
заявляемые производителями отличаются от реально измеряемых. Установлено,
что в световых приборах, сила тока питающего исследуемые светодиоды, не
должна быть более 700 мА, а температура p-n перехода не должна превышать
100С.
4. Исследования температурных полей и полученное аналитическое
выражение, позволяющие создавать энергоэффективные светодиодные световые
приборы модульного типа с КПД 90% и осуществлять их производство с разными
мощностями от 40 до 240 и более Вт без изменения комплектующих изделий.
Личный вклад автора в диссертационную работу заключается в постановке задач исследования, планировании и проведении экспериментов, обработке и интерпретации полученных результатов. Обсуждение поставленных задач, методов решений и результатов исследований проводилось с научным руководителем и соавторами, указанными в опубликованных работах.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах в Институте физики высоких технологий Национального исследовательского Томского политехнического университета (Томск), а также на конференциях: XI и XII Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники,
электротехники и энергетики» (Саранск 2013, 2015 г.); международная научно-практическая конференция «Зеленая экономика – будущее человечества» (Усть-Каменогорск, 2014 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 3 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, 2 работы опубликованы в материалах всероссийских и международных конференций, 2 патента на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 104 наименования. Работа изложена на 128 страницах, содержит 24 таблицы, 73 рисунка и 5 приложений.
Пассивное охлаждение
Пассивное охлаждение – наиболее распространенный тип охлаждения, используемый при изготовлении светодиодных светильников. Пассивное охлаждение в конечном итоге определяет радиатор, изготовленный из высокотеплопроводного материала. Теплопроводность меди составляет 390 Вт/(мК), что считается приемлемым значением, но у этого материала два существенных недостатка по сравнению с алюминием — удельный вес меди приблизительно в три раза выше, чем у алюминия, а цена алюминия в пять раз ниже. Алюминий, теплопроводность которого сравнительно невысока и составляет 236 Вт/(мК), обладает малым удельным весом и стоимостью, что очень важно для многих приложений твердотельного освещения.
Радиатор светильника предназначен для удаления и рассеивания тепла от источника света в окружающую среду на максимально удаленное расстояние от электронного устройства. Такое охлаждение основывается на естественной конвекции воздуха. Основная характеристика пассивного радиатора – общая площадь его поверхности. Чем больше площадь, тем эффективнее отвод тепла. Основание радиатора должно быть гладким, для хорошего контакта с печатной платой иначе теплопередача будет нарушена. Известны, например, конструкции корпусов, которые используются при разработке светильников с люминесцентными или другими газоразрядными лампами. Это так называемые «трофферы», в которых воздух входит в светильник через отверстия, со стороны торца его корпуса проходит вдоль ламп и выходит через отверстия вверху корпуса. Поток воздуха осуществляется за счет разности плотностей воздуха внутри светильника и во внешней среде [41]. Это в некотором роде идея, которую можно воплотить в жизнь для полупроводниковых светильников. Существует несколько методов производства радиаторов. Самые распространенные из них: экструзия, литье, штамповка. Проектирование радиатора может быть довольно сложным занятием, в котором необходимо учитывать габаритные ограничения, стоимость, вес, возможность серийного производства. Штампованные радиаторы. Штампованные радиаторы представляют собой основание, перпендикулярно к которому и параллельно друг другу расположены множество пластин, (рис. 1.3). Штамповка является наиболее эффективным методом для формирования сложных форм, а также обладает определенными преимуществами. Основное заключается в том, что процесс происходит под высоким давлением, который управляет структурой зерна, что приводит к увеличению теплопроводности материала радиатора [42].
Штампованный радиатор Процесс штамповки имеет некоторые ограничения к форме и конструкции ребер. Штампованная часть формируется в двух измерениях внутри специального механизма. Для создания сложной формы нет необходимости в дополнительных операциях. Отверстия, фаски, булавки, эллиптические ребра, и т.д. создаются в механизме в одной операции. Штампованные радиаторы имеют несколько важных преимуществ по сравнению с механически обработанными, литыми и экструдированными радиаторами. Повышенная теплопроводность в сочетании с возможностью увеличения площади поверхности без увеличения размера радиатора является уникальным преимуществом. Данный фактор особенно важен в условиях ограниченного пространства и/или где малый вес имеет решающее значение для продукта. Поскольку основной теплоотвод идет с пластин в окружающую среду, желательно чтобы такой радиатор имел воздушное охлаждение. Тем более, что при малых расстояниях между пластинами могут возникать застойные зоны, которые снижают эффективность отвода тепла, не смотря на возможность увеличения общей площади радиатора. Схема с воздушным охлаждением реализована в компьютерных процессорах, рис. 1.4.
Применение таких радиаторов, сводится к работе в закрытых помещениях, поскольку на открытом воздухе, контактируя с окружающей средой, пластины достаточно быстро засоряются и радиатор становится малоэффективным при отводе тепла. Также к недостаткам штампованных радиаторов стоит отнести высокую стоимость их оснастки, и ограниченность мощности которую может отвести радиатор. Для светильника другой мощности (скажем более высокой) необходимо будет изготавливать новый штамп, что существенно увеличивает расходы при изготовлении серии светильников разных мощностей. Литые радиаторы. Литые радиаторы изготавливаются методом литья под давлением расплавленного металла в кокиль. Огромным преимуществом литых радиаторов является – минимальная финишная обработка, то есть данным методом можно получить полностью готовый, радиатор-корпус светильника, в котором будут учтены необходимые отверстия, пазы и формы, рис. 1.5 [42].
Радиатор, полученный методом литья под давлением, обладает наименьшей теплопроводностью, чем при изготовлении радиатора методом экструзии или штамповки, так как расплавленный металл охлаждается в матрице, то создается большая пористость. Пористость ослабляет структуру, ингибирует тепловые характеристики.
Методика и результаты измерений спектральных характеристик светодиода при его питании постоянным током
Анализируя зависимость, можно сделать вывод о неизменности температуры p-n перехода во время импульса, поскольку напряжение в импульсе не изменяется, следовательно, и температура p-n перехода не меняется. Зависимость, представленная на рис. 2.2 сохраняется для всех диапазонов измеряемых температур и токов, при длительности импульса в 500 мкс. На рис. 2.3 представлена зависимость напряжения светодиода от времени, откуда видно, что при увеличении длительности импульса до 1 с, напряжение светодиода падает, что говорит о явлении саморазогрева p-n перехода. 3,50 3,00 2,50
Поэтому была выбрана расчетная длительность импульса 500 мкс. Обработка результатов измерений светового потока светодиода Для оценки степени влияния температуры p-n перехода на световой поток светодиода, были измерены значения светового потока светодиода в импульсе, при различных значениях температур и токов [52]. На рис. 2.4 представлена зависимость интенсивности излучения светодиода в импульсе, при различной температуре p-n перехода.
В таблице 2.1 представлены результаты, изображенные на рис. 2.4, и по ним рассчитаны, на сколько процентов падает световой поток для всех токов с изменением температуры p-n перехода.
По таблице 2.1 можно сделать следующий вывод, если в работе светодиода учитывать непосредственно температуру p-n перехода, то ее рост от комнатной 27 С до рабочей 100 С, приводит к снижению светового потока в среднем на 6% для всех измеренных токов за исключением 200 мА, поскольку замечено, что на данном токе с ростом температуры относительный световой поток изменяется незначительно. При росте температуры р-n перехода от комнатной 27 С до 160 С, то есть когда светодиод сильно перегрет, значения светового потока снижаются в среднем на 17%. Из этого следует что, для получения энергоэффективного светильника следует разрабатывать теплоотвод таким образом, чтобы при эксплуатации его в жарком климате, температура р-п перехода не превышала значения 100 С, поскольку при этом потери от тепла минимальны. Анализируя рис. 2.5 можно сделать вывод о том, что при питании импульсным током световой поток зависит в основном от силы тока питающего светодиод.
Для расчета потребляемой светодиодом мощности, используются значения напряжения на светодиоде, которые также регистрируются осциллографом при различных значениях тока. Получив значения потребляемой мощности светодиода, можно вычислить световую отдачу светодиода в импульсе.
Анализируя зависимость световой отдачи светодиода от температуры p-n перехода, рис. 2.6, можно сделать вывод, что световая отдача зависит исключительно от силы тока питающего светодиод. От 200 мА до 350 мА световая отдача растет, после 350 мА снижается. При токе 200 мА значение световой отдачи светодиода практически совпадает со значениями при токе 600 мА, при этом значение светового потока при токе 600 мА в 3,25 раза выше, чем при 200 мА (рис. 2.5). При изменении температуры p-n перехода от 27 С до 100 С, световая отдача практически не изменяется, рис. 2.7. Если нагреть p-n переход до температуры 160 С, световая отдача светодиода снизится в среднем на 8%. 2.2. Методика и результаты измерений спектральных характеристик светодиода при его питании постоянным током
Методика измерения спектральных характеристик излучения светодиода и светотехнических изделий устанавливает процедуру (порядок) проведения измерений спектрального распределения энергии электрических источников света, светоизлучающих диодов в диапазоне длин волн от 250 до 1100 нм. Измерение спектральных характеристик светодиода производилось по схеме, показанной на рис. 2.8.
Исследуемый источник света – светодиод 1 помещался в светонепроницаемый кожух 2, вместе со спектрофотометром 3. На светодиод от источника питания 4, подавался ток. Температура подложки светодиода регистрировалась термопарой 5. Кривые спектрального распределения выводились на компьютер 6. Подаваемый на светодиод ток, изменяли в диапазоне от 200 мА до 1 А. Фиксирование результатов, осуществлялось следующим образом: На источнике питания выставлялось необходимое значение силы тока, и после подачи питания регистрировались – температура подложки светодиода, спектральное распределение интенсивности излучения, напряжение на светодиоде. Выбранное значение силы тока регистрировалось до тех пор, пока температура подложки светодиода и напряжение светодиода не достигали фиксированных значений. После того как значения температуры подложки светодиода и его напряжение становились константой, спектральное распределение фиксировалось, затем значение силы тока изменялись и измерения повторялись.
Исследование формы защитного стекла
Разработка светодиодного светильника состоит из двух основных этапов. На первом этапе проектирования проводился оптико–светотехнический расчёт ОП. На этом этапе выбирался тип СД, оптика, наиболее подходящая под задачу освещения и определялся необходимый световой поток ОП [62].
На втором этапе проектирования – исследовался и разрабатывался корпус светильника. На этом этапе оценивается способность спроектированного корпуса отвести тепло, выделяемое светодиодными ИС, вносятся коррекции в конструктив корпуса, или, при необходимости, разрабатывается новый корпус, обеспечивающий необходимый температурный режим и удовлетворяющий эстетическим запросам, выбирается наиболее удачный вариант и с точки зрения эстетического восприятия, светильника [63].
Разработка оптической системы светодиодного светильника Проектирование любого светового прибора ставит перед разработчиком вопрос о его светотехнических характеристиках, важнейшей из которых является светораспределение [64]. Оно обусловлено формой фотометрического тела и описывается кривыми силы света. Для получения необходимого светораспределения необходимо выполнить светотехнический расчет. Светотехнический расчет позволяет определить параметры будущей оптической системы, а также источников излучения светильника, обеспечивающих необходимые фотометрические характеристики. Как правило, в зависимости от области применения светового прибора определяются фотометрические характеристики. Светотехнический расчет условно можно разделить на два вида: прямой расчет и обратный. Прямой расчет заключается в определении фотометрических параметров светового прибора, таких как кривая силы света и распределение освещенности на плоскости. Обратный метод заключается в определении геометрических параметров оптической системы необходимых для получения заданных фотометрических характеристик. В данной работе при разработке светодиодного светильника использовался обратный метод, когда был задан тип кривой силы света – Ш (широкая) и общий световой поток одного модуля около 8000 лм. Для того чтобы получить необходимый тип кривой силы света применяют различные системы светораспределения. Это могут быть отражатели, конструктивно совмещенные с корпусом прибора, или специальные дополнительные оптические элементы. Для светодиодов этими дополнительными элементами является вторичная оптика [65]. Вторичная оптика представляет собой линзу или мультилинзу, которая крепится на светодиод, изменяя его светораспределение, рис. 3.1.
Дискретные линзы довольно широко распространены и выпускаются разных серий, в больших количествах и почти для всех мощных светодиодов известных брендов. Некоторые линзы изготавливаются сразу для нескольких типов светодиодов. Установить их можно, либо приклеив линзу к корпусу светодиода, либо используя держатель («холдер») специально для нужного типа светодиода. Мультилинзы позволили создать на основе многодиодных плат сложное световое оборудование, используемое в архитектурном и общем освещении, уличном освещении и т. д. Одной из важнейших задач при проектировании оптических систем является уменьшение себестоимости сборки изделия с сохранением точности расстановки элементов. Но простота сборки никогда не должна обеспечиваться за счет снижения точности позиционирования. В качестве крепления сборок используют клей либо установочный штифт, также возможно использование клейкой ленты или крючков с предохранителем, которые пропускаются через печатную плату и пристегивают к ней оптический элемент. Немаловажной характеристикой вторичной оптики является ее эффективность, то есть способность трансформировать световой пучок светодиода с как можно меньшими потерями при его пространственном преобразовании. Одним из критериев, влияющих на эффективность оптики и, в частности, линзы, является соотношение между размером линзы и излучающей поверхностью светодиода. Но далеко не последнюю роль в борьбе за увеличение коэффициента пропускания играет материал, из которого изготовлена оптика. Он не должен мутнеть со временем и под действием окружающих факторов или излучения. В настоящее время линзы для светодиодов изготавливаются в основном из полиметилметакрилата (ПММА). Он обладает невысокими показателями преломления и поглощения, которые в первую очередь обуславливают снижение светового потока при использовании линзовой оптики.
Это проявляется потерями излучения на отражение при переходе границ раздела двух сред и поглощением в толще материала линзы. Так, при нормальном падении излучения на материал линзы потери на френелевское отражение могут быть оценены по формуле:
Сравнительный анализ разработанного светодиодного светильника с аналогами и газоразрядными световыми приборами
При расчете экономической энергоэффективности светильников использовались значения стоимости электроэнергии 3 руб./кВтч [88]. Как видно из рисунка 4.1, при использовании светодиодов на повышенном токе можно экономить на количестве и стоимости светодиодов, получая одинаковые значения светового потока, однако рост потребляемой мощности светодиодов приводит к тому, что меньшее количество светодиодов будет потреблять больше электроэнергии, что менее энергоэффективно, рис. 4.2. Стоимость электроэнергии растет на 15% в год [89].
Поэтому использование светодиодов CREE–XTE–R4 наиболее эффективно при токах от 0,35 до 0,7 А.
Снижение цены за счет повышения рабочего тока светодиода приводит к существенному снижению световой отдачи. В связи с этим существует оптимальное соотношение между затратами на светодиоды для светильника и световой отдачей определяющей расходы на электроэнергию. Это соотношение будет зависеть от условий эксплуатации и цены за электроэнергию. При использовании источника питания с током 350 мА в отличии от 700 мА возможна экономия на электроэнергии порядка 17% за 11 лет. При высокой стоимости электроэнергии и относительно не высокой стоимости светодиодов целесообразно использовать малые токи на светодиодах (350 мА), а при малой стоимости электроэнергии имеет смысл питать светодиоды большими токами и выигрывать в стоимости светильников. 4.1.2 Выбор источника питания
В светодиодном светильнике наиболее важным компонентом после светодиодов и оптической системы является источник питания, он также влияет на энергоэффективность светильника. Именно источник питания определяет продолжительность работы светильника. По данным консорциума надежности светодиодных систем (LSRC) департамента энергетики США основное количество выхода из строя светодиодных светильников связанно именно с выходом из строя источника питания рис. 4.3 [21].
Источники питания в обязательном порядке должны иметь коррекцию коэффициента мощности. Условия эксплуатации являются достаточно жесткими (температурный диапазон – от –40 С до +55 С) и требуется повышенная защита от внешних воздействующих факторов (IP65/67). При изготовлении источника должны применяться материалы, стойкие к ультрафиолетовому излучению солнца. Поскольку речь идет о больших потребляемых мощностях, то желательно иметь источники с КПД более 90%. Также предъявляются особые требования по устойчивости изделий к импульсным помехам повышенной энергии. Изделия должны обладать хорошей надежностью, так как ремонт или замена уличного светильника связаны с большими затратами. И, конечно же, источники питания должны иметь адекватную стоимость. В настоящее время имеется широкий спектр известных и малоизвестных производителей источников питания. В наружном и промышленном освещении хорошо известны зарубежные производители Mean Well и Inventronics, Yesok и отечественные производители Аргос и Ирбис [90–94]. Основные характеристики источников питания светодиодных светильников с потребляемой мощностью 100 Вт и выходным током 350 мА представлены в таблице 4.2.
Анализируя данные таблицы 4.2 видно, что светодиодный драйвер в среднем имеет КПД 90%, это означает, что около 10% потребляемой мощности будет выделяться в виде тепла. В целом характеристики рассмотренных драйверов достаточно схожи между собой, однако основное различие заключается в цене и гарантийном сроке работы устройства. В разработанном модульном светильнике используется источник питания фирмы Аргос имеющий высокий КПД 92% и конкурентную цену по сравнению с зарубежными фирмами. 4.2 Сравнительный анализ разработанного светодиодного светильника с аналогами и газоразрядными световыми приборами На сегодняшний день светодиодный уличный светильник является самым энергоэффективным световым прибором в сравнении с другими осветительными приборами. Однако светодиодный светильник значительно дороже светильников с дуговыми лампами, его окупаемость обоснована постоянным ростом цен на электроэнергию (при существующем темпе роста в 10–15% ежегодно) [89].
Основные преимущества светодиодов: механическая и температурная устойчивость, устойчивость к перепадам напряжения, продолжительный срок службы, отличная контрастность и цветопередача, экологичность, отсутствие мерцаний.
До изобретения синего светодиода и получения на их основе светодиодов излучающих белый свет, в уличном освещении использовались газоразрядные источники света. Два основных источника ламп высокого давления, применяемых в светильниках – это лампы ДРЛ и ДНаТ [93, 94].
Для расчета экономической эффективности разработанного уличного светодиодного светильника Sunrays, проведем сравнение этого светильника с газоразрядными источниками света и светильниками на их основе. Для сравнения выберем светильники с одинаковыми значениями светового потока Sunrays–160 и Galad РКУ–400, Sunrays–240 и Galad ЖКУ–250.
Сравнительные характеристики используемых в настоящее время источников света и светильников на их основе представлены в таблице 4.3.
Из таблицы 4.3 видно, что светодиодные светильники обладают более продолжительным сроком службы. Стоит отметить, что помимо световой отдачи и светового потока в уличном освещении необходимо учитывать и другие немаловажные характеристики, представленные в таблице 4.4 [95].