МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
КИНО И ТЕЛЕВИДЕНИЯ»
Факультет экранных искусств
Кафедра операторского искусства
Технический реферат
«Сравнение и выявление специфических особенностей металлогалогенных и светодиодных линзовых приборов освещения на примере Юпитер-2000 и АП Led 600»
Студента Группы 552
Рыженкова Антона Игоревича
Руководители: Ландо С.М., Волков Н.В.
Студент: Рыженков А.И.
Санкт-Петербург
Содержание
1. Введение
2. Исследованые приборы
3. Характеристики исследуемых ламп
· Металлогалогенные
· Светодиодные
4. Исследование
5. Срок службы
6. Температура
7. Энергоэффективность
8. Регулировка
9. Цена
Введение
Целью исследования является выявление особенностей и принципиальных различий в работе с линзовыми осветительными приборами имеющими различные источники света на примере металлогалогенного прибора Юпитер 1200 и светодиодного прибора АП Led 600.
В качестве критериев исследования были выбраны: освещенность при широком и узком луче на 5ft, угол луча(фокусировка), тактильная температура, возможность регулирования, удобство использования.
Цветовая температура и спектральные характеристики не были включены в этот список, т.к. являются темой отдельного исследования. В рамках своей работы я хотел выяснить реальные различия, которые помогут правильно выбирать тип освещения для решения практических задач.
Исследуемые приборы
Юпитер 1200 АП Led 600
Характеристики исследуемых ламп
Тип ламп:
Металлогалоге́нная ла́мпа (МГЛ) — один из видов газоразрядных ламп (ГРЛ) высокого давления. Отличается от других ГРЛ тем, что для коррекции спектральной характеристики дугового разряда в парах ртути в горелку МГЛ дозируются специальные излучающие добавки (ИД), представляющие собой галогениды некоторых металлов. Светящимся телом МГЛ является плазма дугового электрического разряда высокого давления. В этом МГЛ схожа с другими типами РЛ. Основным элементом наполнения разрядной трубки (РТ) МГЛ является инертный газ (как правило, аргон Ar) и ртуть Hg. Помимо них в газовой среде наполнения присутствуют галогениды некоторых металлов (ИД), обычно иодид натрия и иодид скандия.
Выбор ИД производится таким образом, чтобы заполнить имеющиеся в спектре излучения ртути «провалы» с целью получения необходимого спектра лампы.
Как и другие виды РЛ, МГЛ нуждаются в применении специальных устройств для инициирования разряда. В качестве них применяют либо вспомогательные (зажигающие) электроды, в общем аналогичные по конструкции электродам ламп ДРЛ, либо предварительный подогрев одного из электродов до температуры термоэлектронной эмиссии, либо внешние импульсные зажигающие устройства (ИЗУ). Согласование параметров (вольтамперных характеристик, ВАХ) источника электропитания и лампы производится с помощью пускорегулирующего аппарата (ПРА), в обиходе называемого балластом. Основой МГЛ является разрядная трубка(горелка), обычно изготавливаемая из кварцевого стекла. В большинстве конструкций МГЛ горелка помещается во внешнюю колбу, играющую двоякую роль. Во-первых, внешняя колба обеспечивает нормальный тепловой режим РТ, уменьшая её теплопотери. Во-вторых, стекло колбы выполняет функции светофильтра, сильно обрезающего жёсткое УФ излучение горелки. Для изготовления внешних колб МГЛ используется боросиликатное стекло, механически и термически устойчивое, относящееся по температурному коэффициенту линейного расширения (ТКЛР) к группе вольфрамовых стёкол.
В последние годы всё более широкое распространение получают МГЛ с РТ из специальной керамики. Преимуществом керамических горелок является их более высокая термостойкость. МГЛ могут изготавливаться в одно- и двухцокольном (софитном) исполнении (последние предназначены для работы только в горизонтальном положении). Процесс прогрева и выхода МГЛ в рабочий режим сопровождается значительными изменениями тока лампы и напряжения на ней, причём к конструкции ПРА и ИЗУ предъявляются особые требования, существенно отличающиеся от требований к ПРА для ДРЛ и натриевых ламп высокого давления. Испарение ИД в процессе прогрева МГЛ делает вероятным погасание лампы из-за недостаточно высокого напряжения на ней.
Крайне опасным для МГЛ является акустический резонанс (АР), возникающий при питании лампы переменным током некоторой частоты (в акустическом диапазоне). Причина возникновения АР заключается в том, что при изменении направления протекания тока, дуга гаснет и, при нарастании напряжения, загорается вновь. При этом, из-за резкого изменения давления в области разряда, возникает акустическая волна, которая отражается от стенок горелки. При некотором значении частоты, возникает явление резонанса. Частота АР зависит от геометрических размеров горелки лампы и скорости звука в ней (то есть от давления в данный момент). Последствиями акустического резонанса являются нестабильность горения лампы, самопроизвольное погасание и, в худшем случае, физическое разрушение горелки. Это явление затрудняет проектирование высокочастотных электронных ПРА для МГЛ. В качестве одного из методов борьбы с АР используется модуляция частоты случайным сигналом. Для ламп малой мощности успешно применяется питание выпрямленным (пульсирующим) током.
Кратковременные перебои в электроснабжении вызывают погасание МГЛ. К такому же исходу может привести сильная вибрация, особенно опасная для ламп с длинной дугой, работающих в горизонтальном положении. Для повторного зажигания МГЛ должна остыть, чтобы давление паров в ней, и, соответственно, напряжение пробоя РТ, снизились.
Светодиоды
Светодио́д - полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.
Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.
Исследование
В результате измерений была составлена следующая таблица:
| Характеристика | Юпитер 1200 | АП Led 600 |
| Освещенность при широком луче на дист. 5ft | 17 800 lx | 12 000 lx |
| Освещенность при узком луче на дист. 5ft | 78 000 lx | 32 500 lx |
| Диаметр освещенной поверхности* при широком луче на дист. 5ft | 100 см(106 градусов) | 80 см(104 градуса) |
| Диаметр освещенной поверхности* при узком луче на дист. 5ft | 24 см | 60 см |
| Диаметр освещенной поверхности* при широком луче на дист. 2ft | 30см | 60 см |
| Диаметр освещенной поверхности* при узком луче на дист. 2ft | 12 см | 15 см |
| Тактильная температура | 80-90 °c | 40-50 °c |
Дополнительно была замерена освещенность для нескольких светодиодных приборов, для выявления общей картины свечения светодиодов. А также Юпитер 575 для сравнения.
| Характеристика | APLED 300* | APLED 300 | BabyLED 100 | Юпитер 575 |
| Освещенность при широком луче на дист. 5ft | 6 000 lx | 5 750 lx | 2 700 lx | 7 000 lx |
| Освещенность при узком луче на дист. 5ft | 15 700 lx | 17 000 lx | 6 500 lx | 17 000 lx |
APLED 300 * - прибор без собирающей линзы, предположительно 300 вт(т.к. не было маркировки)
По проведенным измерениям можно сказать, что энергоэффективность металлогалогенных и светодиодных приборов APLED примерно одинаковая. Возможно имеет место сказать, что светодиоды в приборах APLED имеют немалый стаж работы, а именно 6 лет.
Срок службы
В результате измерений и выявлении недостаточной освещенности даваемой прибором APLED 600 были замечены некоторые дефекты светодиодной матрицы, а именно вышедшие из строя светодиоды, которые можно увидеть на светящейся матрице через несколько слоев нейтрально серого фильтра.
Из этих замечаний можно сделать вывод. Светодиодные матрицы высокой яркости налагают определенные требования к качеству производства, а именно пайки соединяющих проводков. Из-за того, что качество пайки данных светодиодов было в определенной степени низким, соединения между светодиодами просто сгорают при той температуре, которую выделяют светодиоды. Так как не существует в России качественного полноценного производства светодиодов высокой яркости, Китай производит большое количество светодиодных матриц экспортируемых в Россию, которые спаяны в ручную. Так как это ручная работа, существует большой процент брака.
Качество пайки определяет срок службы таких светодиодов, а как мы уже говорили, светодиоды в приборах APLED используются уже 6 лет.
К сожалению, у нас не было новой светодиодной матрицы, что бы сравнить на сколько за это время снизилась яркость светодиодов, но можно пердположить, что 30 процентов мощности они потеряли. На потускнение светодиодов во многом влияют химические вредные для светодиодов вещества выделяемые со временем люминофором, которым покрывают кристалы, что бы получить необходимый спектральный состав.
Сравнительно с металлогалогенными лампами, у которых срок службы определяется в первую очередь частотой включения и выключения. Для ламп HMI составляет 60 минут работы 15 минут остывания, что в условиях съемки не всегда удобно. Также срок службы зависит от выполнения норм эксплуатации, правильной установки лампы в цоколь, при небрежном обращении можно попросту вывести из строя новую лампу. Ни в коем случае нельзя сильно наклонять прибор более установленной нормы наклона. Также металлогалогенные лампы определяют повышенные требования к характеристикам сети и применяемым ПРА(балластам). Что бы поджечь металлогалогенную лампу мощностью 1200 вт необходимо, что бы сеть, в которую идет подключение была рассчитана на 2 квт, т.к. во время зажигания лампа требует почти в два раза больше мощности. Но даже при соблюдении всех норм использования металлогалогенных ламп, их замена происходит во много раз чаще, чем светодиодных, которые можно использовать более 6 лет.