Замена люминесцентных ламп на светодиодные в образовательном учреждении



Замена люминесцентных ламп на светодиодные

в образовательном учреждении

Жуков Даниил Абиркин Иван Хотемлямский Семен

11.11.2013

Заменить лампочки на светодиоды

Описание проблемы и их актуальность

В результате мирового кризиса проблема энергосбережения стала во всем мире еще более актуальной. В связи с этим в 27 странах Евросоюза с 1 сентября 2009 года уже запретили продажу ламп накаливания мощностью 100 и более ватт. А уже в 2011 в странах Европы планируется ввести эмбарго на продажу наиболее популярных у покупателей 60-ти ваттных лампочек. К концу 2012 года ланируется полный отказ от ламп накаливания.

Согласно законам жители Евросоюза и США полностью перейдут на энергосберегающие источники света –люминесцентные и светодиодные лампы. В России, согласно постановлению правительства РФ, прекращение выпуска и продажи ламп накаливания ожидается уже в 2011 году.

Лампы накаливания отслужили человеку достаточно. Их недостатки очевидны. Основными являются короткий срок службы, большие размеры и большое потребление электроэнергии, использующееся в первую очередь на нагревание, а не на освещение. Уместен вопрос, есть ли чем заменить лампу накаливания сейчас. Решение есть – это светодиоды. Светодиоды лишены перечисленных выше недостатков.

Авторы проекта предлагают провести замену люминесцентных ламп на светодиодные в учебных организациях города Москвы: дошкольного, школьного и среднепрофессионального образования.



LED-лампы сегодня являются самым модным направлением в энергосберегающем освещении.

Преимущества применения светодиодных (LED) ламп:

Высокая энергоэффективность — качественные светодиодные лампы обеспечивают почти 10-кратную экономию электроэнергии по сравнению с лампами накаливания и почти 2-х кратную по сравнению с энергосберегающими лампами.

Светодиодные лампы быстро разгораются до полной яркости после включения.

Светодиоды обладают большей яркостью; поверхность, освещаемая светодиодом, получает равномерное освещение. Светодиод диаметром около двух сантиметров способен обеспечить количество света, равное таковому от 10-ваттной лампочки, при этом не выделяя столько тепла;

Светодиоды долговечны – они выносливы к тряске, ударам и иным механическим воздействиям, в случае правильного использования способны работать на протяжении десятков тысяч (до 50 000) часов;

Малый размер светодиодов;

Сокращению бюджета на оплату выплат за вредность по причине использования люминесцентных ламп на рабочих местах.

Наиболее эффективны светодиодные лампы-рефлекторы (те, которые светят в одну сторону) MR16 GU5.3, GU10, R39 E14, R50 E14 и т.п.. Светодиоды изначально светят в одну сторону, и поэтому не возникает потерь света (до 15-25%) при отражении, которые неизбежны в любых других лампах-рефлекторах.

Уже имеющиеся пути решения проблем

Энергосберегающие лампы, дают следующие преимущества:

Содержат ртуть;

Сложность утилизации;

Хрупкость в обращении.

Люминесцентные лампы, дают следующие преимущества:

Содержат опасные пары ртути;

Некомфортный свет для человеческого глаза;

Сложность в хранении, приобретении и утилизации.

Светодиоды старого образца, имеют следующие недостатки:

излучаемый свет был слишком слаб, чтобы использовать их для освещения,

при работе образовалось значительное количество тепла, причём неметаллические материалы, из которых изготовлялась линза, обладали термоизоляционными свойствами,

позволяли получить лишь один цветной свет – красный. Ситуация изменилась за последнее десятилетие.

LumiLEDs и представители других компаний уверены, что расширение использования светодиодов в самых различных отраслях – лишь дело времени. Практически каждая крупная компания, работающая на рынке осветительной аппаратуры, имеет проект внедрения светодиодов, несколько компаний заняты исследованиями в данной отрасли. По мнению Силквуда, светодиоды одержат победу над флуоресцентными лампами примерно через 5 лет, и скорость их распространения будет возрастать по мере снижения стоимости. Использование же светодиодов в масштабе госпрограмм для замены стандартных осветительных приборов позволило бы решить проблему энергетической безопасности будущего поколения и страны в целом.

Ближайшее будущее за светодиодами!

Схема светодиодной лампы фирмы «СЭА Электроникс»

При использовании мощных светодиодов совместно с полупроводниковыми преобразователями появилась возможность создания источников света, выдерживающих конкуренцию с лампами накаливания.

Заменить лампочки на светодиоды

Схема достаточно проста и содержит небольшое количество деталей. Это достигнуто за счет применения специализированных микросхем.

Первая микросхема IC1 BP5041 — AC/DC преобразователь.

Заменить лампочки на светодиоды

Структурная схема BP5041



Преобразователь, подключенный к осветительной сети 220В, обеспечивает на выходе напряжение 5В при токе около 100 миллиампер. Подключение к сети производится через выпрямитель, выполненный на диоде D1 (в принципе возможно использование мостовой схемы выпрямителя) и конденсаторе C3. Резистор R1 и конденсатор C2 устраняют импульсные помехи.

Все устройство защищено предохранителем F1, номинал которого не должен превышать указанный на схеме. Конденсатор C3 предназначен для сглаживания пульсаций выходного напряжения преобразователя. Следует заметить, что выходное напряжение не имеет гальванической развязки от сети, что в данной схеме совсем не нужно, но требует особой внимательности и соблюдения правил техники безопасности при изготовлении и наладке.

Конденсаторы C3 и C2 должны быть на рабочее напряжение не менее 450 В. Конденсатор C2 должен быть пленочным или керамическим. Резистор R1 может иметь сопротивление в пределах 10…20 Ом, что достаточно для нормальной работы преобразователя.

Использование данного преобразователя позволяет отказаться от применения понижающего трансформатора, что значительно уменьшает габариты всего устройства в целом. Отличительной особенностью микросхемы BP5041 является наличие встроенной катушки индуктивности как показано на рисунке 2, что позволяет уменьшить количество навесных деталей и в целом размеры монтажной платы.

В качестве диода D1 подойдет любой диод с обратным напряжением не менее 800 В и выпрямленным током не менее 500 мА. Таким условиям вполне удовлетворяет широко распространенный импортный диод 1N4007. на входе выпрямителя установлен варистор VAR1 типа FNR-10K391. Его назначение защита всего устройства от импульсных помех и статического электричества.

Вторая микросхема IC2 типа HV9910 представляет собой ШИМ стабилизатор тока для суперярких светодиодов. При помощи внешнего MOSFET транзистора ток может устанавливаться в пределах от нескольких миллиампер до 1А. Этот ток задается резистором R3 в цепи обратной связи. Микросхема выпускается в корпусах SO-8 (LG) и SO-16 (NG).



Заменить лампочки на светодиоды

С помощью резистора R2 частота внутреннего генератора может изменяться в диапазоне 20…120 КГц. При указанном на схеме сопротивлении резистора R2 она будет около 50 КГц.

Дроссель L1 предназначен для накопления энергии в то время, когда транзистор VT1 открыт. Когда транзистор закроется, то энергия, накопленная в дросселе, через высокоскоростной диод Шоттки D2 отдается светодиодам D3…D6.

Здесь самое время вспомнить о самоиндукции и правиле Ленца. Согласно этому правилу индукционный ток имеет всегда такое направление, что его магнитный поток компенсирует изменения внешнего магнитного потока, которое (изменение) вызвало этот ток. Поэтому направление ЭДС самоиндукции имеет направление противоположное направлению ЭДС источника питания. Именно поэтому светодиоды включены в обратную сторону по отношению к питающему напряжению (вывод 1 микросхемы IC2, обозначенный на схеме как VIN). Таким образом светодиоды излучают свет за счет ЭДС самоиндукции катушки L1.

В данной конструкции применены 4 сверхярких светодиода типа TWW9600, хотя вполне возможно применение других типов светодиодов производства других фирм.

Заменить лампочки на светодиоды








sitemap
sitemap