Энергосберегающие лампы. Стендовые испытания (часть 1)

3 июля 2012, вторник 00:00
для раздела Лаборатория

Продолжение.
Предыдущие материалы: теоретическая часть, практическая часть.

Оглавление

Лампы «энергосберегающие», а не «деньгосберегающие»!

Вступление

Увы, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) – это наше настоящее. В данной статье я попробую разобраться, так ли уж они хороши, столь старательно навязываемые правительством.

В прошлых материалах, ссылки на которые приведены выше, рассматривались общие вопросы, измерялись технические (и экономические) характеристики конкретных устройств. Есть одно «но»: лампы могут терять свои свойства по мере работы. Для полного понимания существующих проблем и оценки ценностей КЛЛ следует выполнить стендовые испытания. А именно, поставить лампы на стенд и оставить их работать некоторое время. Подобный тест был выполнен и с его результатами вы можете ознакомиться ниже.

Методика тестирования на продолжительность работы

Измеренные ранее цифры характеризуют КЛЛ на момент покупки, но при эксплуатации неизбежно следует деградация свойств. Постановление №602 декларирует снижение светового потока не более чем на 15 процентов за 2000 часов эксплуатации в нормальных условиях. Это хорошая отправная точка – время тестирования должно составлять 2000 часов (примерно 83 дня), по истечении которых можно замерить световой поток и сравнить с данными на начало испытаний.

Вторая характеристика, сильно влияющая на эксплуатационные свойства КЛЛ – количество коммутационных циклов (говоря проще, «количество включений», синонимы – нельзя «включить», если до этого не было «выключить»). Для стендовых ламп производителями заявлено 8000 - 12000 циклов при режиме 3-3 часа, что довольно трудно выполнить в разумные сроки, поскольку просто долго. Десять тысяч раз по шесть часов - «нет, спасибо».





Из технологии работы люминесцентной лампы и электронной схемы КЛЛ следует, что ограничивающим фактором на повышение частоты коммутации является время нагрева и охлаждения компонентов, особенно колбы. Другим элементом, который сдерживает повышение частоты, выступает время выхода лампы на нормальный режим после включения. Измерения, проведенные в предыдущей части статьи показывают, что в нормальном режиме работы (комнатная температура, открытый плафон) КЛЛ выходит на номинальную яркость через 1-2 минуты, причем «почти номинальная» (90%) яркость устанавливается уже через 30-60 секунд. Это означает, что (при должном обеспечении скорости охлаждения колбы после выключения) скорость коммутации можно повысить с «3-3 часа» до гораздо меньших временных интервалов.

Практические измерения температуры различных частей КЛЛ показали, что через 5 минут никаких существенных тепловых изменений не происходит, как при включении, так и при отключении. Поэтому для режима коммутации можно выбрать эту формулу: «5-5 минут» (цикл - пять минут включено, пять минут выключено).

Если один цикл будет выполняться за 10 минут, то за 2000 часов тестирования будет выполнено около 12000 включений, что позволит проверить все КЛЛ по их декларированным характеристикам. Здесь следует сразу отметить, что данное тестирование будет несколько «облегченным», ведь режиму коммутации подвергаются лампы с очень небольшим сроком службы. В реальной работе коммутация происходит и в самом начале работы лампы, и по мере ее эксплуатации, а постаревшая колба (и электроника) вряд ли смогут работать столь же надежно, как на совсем новом устройстве. К сожалению, на эту жертву придется пойти, иначе время тестирования станет нереальным. Впрочем, и 2000 часов – это почти три месяца.

Тестовый стенд

Из методики следует, что надо предусмотреть две группы испытуемых с разными режимами работы – часть из них должна работать при фиксированном напряжении питания и неизменных тепловых условиях, а другая часть находиться в режиме коммутации с довольно быстрым характером остывания. Та часть, которая постоянно переключается, ее хорошо бы разделить на две равные доли и переключать их в противофазе – так можно снизить броски тока потребления и уменьшить девиацию светового потока от стенда.

Довольно неприятно, когда светят тридцать ламп, но когда они включаются все разом – гораздо неприятнее. Впрочем, ставить столько КЛЛ на режим коммутации нет резона, лучше их поделить на ровные доли, что и было выполнено. Стенд поддерживает установку тридцати трех ламп, из которых образовано две группы по десять устройств для режима коммутации и оставшиеся тринадцать штук на постоянное горение.

400x402  36 KB. Big one: 1200x1207  218 KB

Сверху секция постоянного режима работы, она окружена бортиком, позволяющим сформировать в зоне электроники несколько повышенную температуру. Внизу расположились два блока под режим коммутации. В самом низу бортик отсутствует, что должно обеспечить быстрое удаление нагретого воздуха. Это лучше видно с другого ракурса:

400x200  18 KB

После сборки и очевидной итерационной отладки электроники был произведен первый запуск стенда.





450x227  16 KB. Big one: 1350x680  77 KB

Некоторые лампы установлены не слишком ровно, но за это стоит поблагодарить изготовителей патронов («Сделано в России») и отдельных КЛЛ не очень фирменного производства – последние «болтаются» в патроне, вплоть до вываливания. Особенно отличилась «синяя» серия торговой марки «GamBit», на них пришлось накручивать фольгу, иначе существовал реальный шанс падения. Стенд устанавливается наоборот, цоколями вверх, поэтому вывинтившаяся лампа падает на пол.

Другой ракурс стенда в сборе, можете оценить цветовую палитру:

450x418  25 KB. Big one: 1350x1255  121 KB

Как уже упоминалось, стенд должен стоять наоборот, поскольку чаще всего лампы такого типа устанавливают цоколем вверх. Поэтому он был перевернут и поставлен на ножки (пришлось пожертвовать табуреткой).

450x273  14 KB. Big one: 1350x818  84 KB

Долгие поиски подходящего помещения окончились неудачей, поэтому стенд был размещен в подвале на железном стеллаже, отсюда и характерные следы от балок. Не удивляйтесь малому количеству ламп, этот снимок сделан далеко не в самом начале тестирования. Время проходило, и их ряды редели, что ощутимо портило настроение – понятно, что стенд «работал», но и ресурс ламп… впрочем, всему свое время.

Температура в помещении находилась в диапазоне 22-24 градуса по Цельсию, сказывалось близкое расположение серверной с ее системой кондиционирования.

По температуре в блоках стенда. Для области постоянно горящих ламп температура воздуха в блоке на 15 градусов превышала окружающую среду и была более-менее стабильной все время тестирования. Температура блоков электроники КЛЛ оказалась еще на 12-18 градусов выше, то есть была примерно 55 градусов. Разные лампы характеризовались несколько отличающейся температурой корпуса в месте электроники, но эта разница была весьма небольшой.

По мере работы часть КЛЛ увеличила температуру электронного блока, причем весьма существенно, особую тревогу вызывали «белые» лампы торговой марки «Космос» - температура была слишком негуманной. Но коль скоро устройство светило, то со стенда его снимать никто не собирался. Впрочем, температура корпуса в этом месте нагрелась до состояния, когда нельзя удержать палец (выше 60 градусов). К сожалению, замеров не производилось. В свое оправдание могу привести лишь один аргумент – никого не интересует температура лампы в светильнике. Она должна светить и все. Увы, стенд не поддерживает мониторинг температур и яркости свечения, это первая версия аппаратуры, а потому ждать что-то выдающееся не приходится.





В блоках коммутации температура устанавливалась довольно быстро и через 3 минуты после переключения практически не менялась, за оставшиеся 2 минуты до изменения состояния температура изменялась не более трех градусов. Что до абсолютных температур, то температура корпуса в зоне электроники прогревалась на 12-17 градусов и спадала до четырех градусов выше температуры в помещении. Колбы прогревались до несколько больших температур, но остывали также быстро.

Само тестирование проходило с массой веселых и «не очень» моментов, но не будем о грустном и перейдем к результатам.

Время наработки

Испытание на надежность должно выявлять слабые стороны в лампах. Следует признаться, устройства сходили со стенда с удивительной постоянностью. Помещение, где размещался стенд, располагается не в том же здании, где нахожусь я, и осмотр ламп выполнялся с некоторой периодичностью. Вначале все было хорошо, стенд работал. Но через небольшой промежуток времени каждый новый поход завершался с несколькими лампами в кармане. Причем один раз даже пришлось нести их в руках, карманы были полны. Надежность? Да, в тот день я высказал массу добрых слов в адрес производителей КЛЛ.

Впрочем, смотрите сами. В таблицах будет указываться время наработки, количество циклов (или прочерк, если это касается лампы в постоянном режиме горения) и причина снятия. Я ожидал, что все устройства в блоке постоянного свечения окончат тестирование без каких-либо проблем, ведь, что такое «2000 часов» для КЛЛ с декларированными 8000-12000 часов? Пустяк. Но и здесь были два сюрприза.

Первый - от торговой марки «GamBiT», их самая мощная лампа 25 Вт снизила яркость свечения до «нет свечения» на фоне засветки других ламп стенда. Второй подарок последовал от «Космоса», одна лампа не горела вовсе. Попытки усилить прижим в патроне или переставить успехов не принесли, модель «T2 SPC 25W E2764 6400К» не включалась и была снята со стенда. К слову, «отлежавшись» два месяца в выключенном состоянии, лампа включилась с первого раза и светила с примерно нормальной яркостью. Точные цифры будут приведены ниже.

Итак, данные по торговым маркам и производителям.

GamBiT

Наименование
Время работы, часов
Количество циклов
Причина снятия
RF 051 9 Вт 2700К
890
5600
Не включается
RF 051 9 Вт 2700К
740
4600
Не включается
RF 051 9 Вт 2700К
740
4600
Не включается
RF 049 13 Вт 2700К
480
3000
Не включается
RF 049 13 Вт 2700К
740
4600
Не включается
RF 049 13 Вт 2700К
-
-
Раздавлена колба
RF 049 13 Вт 2700К
790
5000
Не включается
RF 049 13 Вт 2700К
570
3600
Низкая яркость
RF 064 13 Вт 2700К
>2000
-
Прошло 2000 часов
RF 066 20 Вт 2700К
>2000
-
Прошло 2000 часов
RF 067 25 Вт 2700К
400
-
Низкая яркость

Признаю свою косолапость, одну КЛЛ я раздавил при закручивании. Вина моя, но только отчасти – производитель, скорее всего, сделал непрочную колбу, на ней отсутствует пластина, соединяющая верхушки «U» трубок. Об этом было рассказано в предыдущей части статьи.





Почти все лампы марки GamBiT работали в режиме коммутации, только последние три позиции находились на постоянном горении.

В наборе ламп этой торговой марки присутствуют два блока – лампы «RF 051 9 Вт 2700К» и «RF 049 13 Вт 2700К». Интересно, что между ними не наблюдается каких-либо существенных различий. В среднем, количество циклов для первой группы находится в районе 5000 раз, а второй – 4000. Не так уж и существенно. Разброс в группе составил для первой - 22%, для второй - 67%. Похоже? Да нет, просто вторая группа хуже первой и все. И по среднему времени, и по разбросу времени наработки конкретных ламп.

Такое ощущение, что для КЛЛ мощностью 9 и 13 Вт применяется один и тот же катод, но мощность первой группы ламп на 40% меньше, а потому они прожили дольше. Увы, проверить это нечем.

Экономка

Наименование
Время работы, часов
Количество циклов
Причина снятия
2U 15w E2727 eco 2700К
>2000
-
Прошло 2000 часов
2U 15w E2727 eco 2700К (блок)
740
4600
Не включается
2U 15w E2727 eco 2700К (блок)
670
4200
Не включается
2U 15w E2727 eco 2700К (блок)
1000
6300
Не включается
2U 15w E2727 eco 2700К (блок)
570
3600
Низкая яркость
2U 15w E2727 eco 2700К (блок)
940
5900
Не включается

Продукция торговой марки «Экономка» представлена одной моделью, но первая КЛЛ из списка была приобретена в другое время и точно не входит в партию выпуска последующих испытуемых ламп, которые были куплены в виде блока из пяти штук. Должен признать свою ошибку – не ту лампу я поставил на постоянный режим горения. Вероятность такой неудачи была 1/6, но мне не повезло и теперь крайне трудно выполнять сравнение. Обратите внимание, одна лампа была снята с диагнозом «низкая яркость свечения», что довольно необычно для КЛЛ в режиме коммутации – обычно они просто «гаснут».

Среднее количество циклов по лампам составило 5000 раз. Если сравнить эту цифру с результатами предыдущей торговой марки, то можно признать их типичными.

Космос

Наименование
Время работы, часов
Количество циклов
Причина снятия
T2 SPC 9W 2700К
330
2100
Не включается
T2 SPC 15W 4200К
>2000
-
Прошло 2000 часов
T2 SPC 15W 6400К
>2000
-
Прошло 2000 часов
T2 SPC 20W 6400К «без ртути»
>2000
-
Прошло 2000 часов
T2 SPC 25W 2700К «без ртути»
>2000
-
Прошло 2000 часов
T2 SPC 25W E2764 6400К
890
-
Не включается
T2 SPC 25W 4200К
400
2500
Не включается
T2 SPC 15W 4200К Е14
>2000
-
Прошло 2000 часов

В основном, продукция «Космос» находилась в состоянии постоянного горения, поэтому о режиме коммутации много полезного выяснить не удалось. Две лампы, обе сошли с дистанции на одной и той же отметке 2500 часов.

Ранее были представлены результаты по двум маркам, «GamBiT» и «Экономка», для них типичным было 5000 циклов, а здесь в два раза меньше. Понятно, что к статистике по двум лампам нельзя относиться серьезно, но… далее будут рассмотрены электронные компоненты лампы, и вы сможете сами принять решение, насколько справедлива приведенная здесь статистика.

Старт

Наименование
Время работы, часов
Количество циклов
Причина снятия
23SP 23 Вт 2700К
740
4600
Не включается
26 3U 26 Вт 2700К
1300
8100
Не включается

Обе лампы находились в режиме коммутации и по первой можно сказать «обычная», а вот вторая меня удивила. А, что уж там – это единственная КЛЛ «бюджетной» серии, которая выдержала практически весь цикл тестирования! После нее осталась работать одна-единственная КЛЛ - Philips «Tornado 8W 2700К», но в ней явно присутствовал режим предварительного прогрева катодов.

По первоначальным данным измерений модель «26 3U» ничем особым себя не проявила – сниженная мощность, посредственная светоотдача, как у всех других «бюджетных» ламп, но тест надежности показал ее высокое качество. Вряд ли вы найдете эту модель в ближайшем магазине электротоваров, поскольку саму КЛЛ я нашел в старых залежах. Но «8100 циклов» меня поразили и, что необычно для данного тестирования, поразили приятно.

OSRAM

Наименование
Время работы, часов
Количество циклов
Причина снятия
DULUXSTAR Micro Twist 14 Вт 2700К
>2000
-
Прошло 2000 часов
DULUXSTAR 16 Вт 2700К (блок)
1100
6900
Не включается
DULUXSTAR 16 Вт 2700К (блок)
890
5600
Не включается
DULUXSTAR 16 Вт 2700К (блок)
>2000
-
Прошло 2000 часов
DULUXSTAR 8 Вт 2700К Е14
>2000
-
Прошло 2000 часов
DULUXSTAR Micro Twist 11 Вт 2700К Е14
>2000
-
Прошло 2000 часов
DULUXSTAR Micro Twist 11 Вт 2700К Е14
>2000
-
Прошло 2000 часов

По продукции данной фирмы нет никаких претензий. Было декларировано 5000 циклов, свое слово они сдержали. Средняя наработка более 6000 часов, что выше «бюджетных» марок.

Philips

Наименование
Время работы, часов
Количество циклов
Причина снятия
Tornado 8W 2700К
>2000
12000
Прошло 2000 часов
Genie 14W 2700К
670
4200
Не включается

Честно говоря, от продукции этой фирмы ждал большего. Дороже OSRAM, с претензией на качество, и что вышло? Одна лампа прошла тест без проблем, а вторая? Всего лишь жалкие 4200 циклов! Это обычная «бюджетная» лампа. Простите, за что я заплатил деньги???

Ладно, не будем о грустном и подведем итоги теста на надежность. А именно, просто представим результаты в графическом виде.

450x305  15 KB

По горизонтали откладывается количество тысяч циклов коммутации, а по вертикали – количество ламп, пришедших в негодность за это время. Счетчик идет только до девяти тысяч, поэтому первая лампа Philips не попала на графики.

Вывод, увы, неутешительный – средняя наработка обычных ламп (без предварительного прогрева катодов) составляет 4000-5000 циклов. Для более точного вычисления требуется гораздо большее количество ламп, но и так тенденция прослеживается достаточно явно. В спецификации производители КЛЛ обещают… да ничего они не обещают, данные по количеству циклов не указываются при описании характеристик ламп, и теперь ясно почему. Отдельно хочется отметить передний график фиолетового цвета, это две лампы торговой марки «Космос».

Разбор полетов

Через 2000 часов все оставшиеся КЛЛ были сняты со стенда с последующим замером их характеристик. Для вышедших из строя ламп предпринимались соответствующие меры по восстановлению их работоспособности, хотя бы временной.

Лампы уже не представляли интереса, а потому они были подвергнуты дополнительному стресс-тестированию – выполнялось измерение качества работы в закрытом светильнике. Конечно, если КЛЛ к тому времени проявляла хоть какие-то признаки жизни.

Чтобы не возвращаться к данному вопросу, просто отмечу основные моменты теста – лампы помещались в небольшой закрытый светильник цоколем вверх, при этом производилось измерение яркости свечения (из-за потерь в стекле данные будут представляться в относительных единицах – от максимума) и трех температур.

150x273  6 KB

Три датчика находятся в разных зонах и обеспечивают измерение следующих температур:

1.Около колбы. Фактически, он показывает температуру воздуха около колбы.
2.Корпуса КЛЛ в зоне электроники. Температура в этом месте слабо соотносится с мерой нагрева отдельных элементов электронного балласта, но как индикатор общей эффективности вполне подходит.
3.Верх плафона. Эта температура ни о чем существенном не сообщает и может использоваться только для оценки нагрева воздуха в зоне цоколя.

Также будут произведены аналогичные первой части статьи замеры мощности и светоотдачи, это позволит выполнить сравнение изменения характеристик от времени работы.

Лампы, выполнявшие стендовые испытания в режиме коммутации:

450x359  29 KB. Big one: 1350x1077  162 KB

Вроде ничего необычного. Разве что отчетливо заметно почернение в зоне катодов. При анализе состояния ламп будут приводиться фотографии внешнего вида этой зоны, что позволит рассмотреть их подробнее.

Теперь по лампам, использованным для постоянного режима работы:

450x379  29 KB. Big one: 1350x1137  172 KB

Вот здесь стоит привести список. Слева направо:

  • Две лампы «GamBiT»;
  • «Экономка»;
  • Пять ламп «Космос», три вверху и две внизу. Лампы не грязные, прошу поверить на слово;
  • Три лампы «OSRAM», две внизу и одна вверху;
  • Лампа «Philips» в верхнем правом углу.

Переходим к конкретным моделям.

GamBiT

Модель RF 051, 3U, 9 Вт 2700К (блок из трех штук).

Их общий вид после работы в режиме коммутации:

400x374  20 KB. Big one: 1200x1123  113 KB

Черная точка на колбе средней лампы – это не дефект съемки.

Распыление катодов очень хорошо видно, этому дефекту подвержены все три лампы, да и мера потемнения стекла примерно одинакова.

Лампа №1.

Колба болтается в креплении, сильно перекошена. С теста лампа снята с диагнозом «не включается», ток потребления 0. Причина выхода из строя – сгорели обе нити накала.

По поводу этой лампы хочется отметить, что налицо потеки белового вещества, по составу напоминающего известь. К слову, аналогичные следы присутствуют и на некоторых других лампах, попавших на тестирование.

250x308  7 KB

Лампу реанимировать не удалось, поэтому спектр не снимался.

Лампа №2.

С теста лампа снята с диагнозом «не включается», ток потребления 0. Причина выхода из строя – сгорели обе нити накала.

450x70  4 KB

450x156  7 KB

300x348  24 KB

Цветовая температура лампы практически не изменилась, но несколько увеличился желтый оттенок свечения. Ранее точка Тс располагалась точно на линии абсолютно черного тела, теперь же она смещена в сторону.

250x356  9 KB 250x356  9 KB

Следы от испарившегося накала отчетливо видны даже в выключенном виде. Во включенном состоянии в этих местах просто чернота.

Стресс-тест.

Технология теста очень проста - лампа ставится в небольшой закрытый светильник и греется за свой счет. Воздух в маленьком объеме быстро нагревается, что влечет повышение температуры для колбы и электроники. Лампа выдерживается в течение часа, что определяется условиями применения закрытых светильников – их чаще всего устанавливают в местах общего пользования для исключения попадания влаги в электронику. Не думаю, что кто-то будет включать свет в них на срок дольше вышеозвученной цифры.

Страницы материала
Страница 1 из 4
Оценитe материал

Комментарии 91 Правила

Возможно вас заинтересует

Популярные новости

Сейчас обсуждают