CВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

В настоящее время многие предприятия озадачены проблемой нарастающего дефицита энергетических ресурсов и загрязнения окружающей среды (в том числе, содержащейся в газоразрядных лампах ртутью). Компания ОАО «РЖД» - как одно из крупнейших потребителей электроэнергии ежегодно использует более 40 млрд. кВт/ч электроэнергии, или порядка 4% общероссийского потребления.

На рисунке представлена диаграмма показывающая распределение электроэнергии потребляемой компанией ОАО «РЖД».

Рисунок 1. Диаграмма электропотребления в компании ОАО «РЖД»

Как видно из данной диаграммы первое место по потребляемой энергии занимают производственно-технологические нужды (54 %), второе место занимают расходы на освещение (35%). Менее затратными в этом плане являются электроотопление, вентиляция (7%) и прочие нужды (4 %).

Проанализировав эти данные можно понять, что к энергосберегающим технологиям «РЖД» проявляют огромный интерес, для того чтобы сократить  потребление энергоресурсов.

В мировой практике одной из энергоэффективных и экологических систем в сфере освещения является светодиодная система освещения. Светодиодную систему освещения успешно внедряют и в железнодорожной отрасли: в освещении железнодорожных платформ, подъездных и железнодорожных путей, привокзальных площадей, наружном и внутреннем освещении станций и подстанций, вокзалов, освещении пассажирских поездов и пригородных электричек, цехов, моторвагонных и локомотивных депо, железнодорожных мостов.

Стремительное развитие технологии к энергосбережению дают возможность на то, что светодиодное освещение и дальше будет завоевывать позиции основного вида современной светотехники, так как светодиодное освещение вчера являлось перспективой будущего, а сегодня становится реальностью настоящего.

Ранее для освещения на железнодорожном транспорте использовались прожекторы и светильники с использованием традиционных источников света -  люминесцентных, ртутных, галогенных, натриевых ламп высокого давления (ВД).

В таблице 1 представлены сравнительные характеристики эффективности данных ламп.

Таблица 1.

Сравнительные характеристики эффективности источников света

Анализируя таблицу 1 можно сделать вывод, что традиционные источники света, по сравнению со светодиодными, имеют значительно большее энергопотребление при значительно меньшем ресурсе работы, что влечет за собой существенные издержки на оплату электроэнергии и эксплуатационные расходы.

Светодиодная система освещения имеет следующие особенности:

- высокий коэффициент полезного действия преобразования электрической энергии в световую;

- мгновенное зажигание при подаче питания;

- отсутствие вредного эффекта низкочастотных пульсаций т.е стробоскопического эффекта, который наблюдается у люминесцентных и газоразрядных источников света;

- приближены показатели цветовой температуры  к естественному белому свету;

- большой гарантийный срок эксплуатации (5 лет и выше);

Немаловажно для осветительных систем и работа осветительных светодиодов в «щадящем» токовом режиме (0,36 А при допустимом токе 1 А).

Преимущества светодиодного освещения  представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Преимущества светодиодного освещения.

Конструктивные особенности:

- изготовление корпуса светильника из высокоустойчивого к коррозии алюминиевого сплава со специальным покрытием.

- выполнение защитного прозрачного экрана из ударопрочного закаленного оптического стекла;

 - выполнение регулируемых элементов крепления с надежной фиксацией;

В результате внедрения светодиодной системы модернизируется и сам технологический процесс обслуживания системы освещения, соответственно уменьшится объем работ, выполняемых в процессе обслуживания, а также уменьшится количество заменяемых ламп, ввиду увеличения срока службы светодиодных светильников по сравнению с заменяемыми.

Основным элементом светодиодного освещения является полупроводниковый кристалл, который начинает светиться за счет прохождения через него электрического тока. Кристалл имеет свойства излучать лучи своего спектра: красного, желтого, зеленого. Путем смещения спектров получают белый свет или методом покрытия самого яркого светодиода синего цвета слоем желтого фосфора. Холодные или тёплые цвета получают изменением соотношения цветов.

Свечение светодиода происходит при рекомбинации электронов и дырок в области р - п - перехода. Соответственно нужен р - п - переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости.

От материала кристалла зависит цвет свечения, поэтому красные и желтые светодиоды, как правило, изготовляют на основе арсенида галлия, зеленые и синие - на галлий - нитридной основе.

Для усиления свечения необходимо:

- в состав кристаллика ввести специальные добавки и присадки;

- применять многослойные структуры это позволит реализовать в одном кристаллике сразу несколько р - п - переходов, тем самым увеличив яркость свечения кристаллика.

Кристаллик помешают в медную или алюминиевую полированную чашечку, которая является отражателем и катодом (-), а к самому кристаллику приваривают анод (+). Далее конструкцию заливают прозрачным компаундом, которому придают определенную форму. От конструкции зависит угол излучения света, испускаемого кристаллом.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что светодиод является совершенным точечным источником света с встроенной корректирующей оптикой, что обеспечивает идеальное формирование заданных диаграмм направленности светового потока.

По статистике уже к 2020 году доля светодиодов приблизится к 50% от общего количества производимого света и соответственно будет ежегодно экономия электроэнергии в 165 млрд. кВт×ч. По расчетам сэкономленная мощность к этому году составит 17 ГВт, что эквивалентно 27 новым электростанциям по 600 МВт.

Однако при всех достоинствах современных светодиодов остаются нерешённые две проблемы: Фeдеральная железнодoрожная администрация еще не дала четкого определения понятию отказа светильника на светодиодах, т.е. пока не установлено, каким должно быть прoцентное соотношение вышедших из строя и исправных светодиодов, а такжене достигнуто соотношение между такими показателями, как светoвой потoк на единицу мощности (лм/Вт), пoтребление электроэнергии, срoк службы и стоимость.

Поскольку эвoлюция светoдиодной технологии продолжается и в перспективе стоят задачи замены светодиодными истoчниками света объектов железнодорожного транспoрта.

Список литературы:

1. Дудин Е,Б. Светоизлучающие диоды – революция в технoлогии освещения // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. – 2007. - №6. – с. 99-106.