Лампы накаливания

Вольфрамовая лампа накаливания

Описание работы:

• Может работать напрямую от подходящего источника питания.
• Номинальное напряжение имеет значение от 6 до 240 вольт (В), как для переменного, так и для постоянного тока.
• Эти источники освещения использовались в большинстве стран, по меньшей мере, с начала 1900х годов. В течение многих лет использовались лампы различной конструкции, так как размер, форма и расположение нити накаливания должны соответствовать системе линз.

Типичное использование:

Все виды светящихся навигационных знаков (например, створные огни, секторные огни, огни и фонари на светящихся буях 360°). Некоторые страны и производители утвердили типовые конструкции с кодовым обозначением для ламп разработанных для применения в маяках. Такие конструкции обычно имеют опоры нити накаливания для сохранения ее формы и обеспечения ровной светоотдачи более азимута 360 градусов.

Технические характеристики:

• Мощность: от 2 до 1000 Ватт (в прошлом использовались лампы мощностью 3 500 В)
• Эффективность: от 9 до 19 люмен/Ватт
• Срок службы: от 300 до 1500 часов

Преимущества:

• Кодирование легко осуществляется путем отключения электропитания.
• Параметры нити накаливания можно разработать в соответствии с оптическими параметрами.
• Рассеивающая поверхность (например, перламутровая или травленная) может улучшить освещение линзы при использовании в старой оптике, но за счет уменьшения яркости.
• Широкий спектр цветов обеспечивает хорошую работу с большинством цветовых светофильтров.
• Относительно стабильная светоотдача в течение всего срока службы, однако поверхность лампы может потемнеть еще до окончания срока службы.
• Простой дистанционный мониторинг путем токового считывания.

Недостатки:

• Относительно короткий срок службы.
• Персонал, обслуживающий лампы СНО, обходится дорого.
• Цветопередача не в границах предпочитаемого белого цвета (ближе к желтому).
• Низкая эффективность.

Безопасность:

• Высокая температура внешней поверхности при использовании.
• Рабочее напряжение может быть опасным.
• Есть риск возникновения дугового разряда.
• Опасность стекла.

Утилизация:

Безопасная утилизация металлических и стеклянных отходов.

Вольфрамовая галогенная лампа

Описание работы:

Вольфрамовая галогенная лампа содержит смесь галоида и инертного газа, вольфрам, испаряясь с нагретой поверхности, смешивается с галогеном и рассеивается внутри герметичной оболочки. Благодаря правильной конструкции оболочки лампа работает при высокой температуре, и это предотвращает осаждения вольфрама на стекле. Смесь вольфрама с галогеном затем переносится к нити накаливания, где она распадается и вольфрам снова откладывается на нити накаливания.

• Может работать напрямую от подходящего источника питания.
• Номинальное напряжение имеет значение от 12 до 240 вольт (В) как для переменного, так и для постоянного тока.

Типичное использование:

Все виды светящихся навигационных знаков, но некоторые лампы могут использоваться в блоке в больших вращающихся оптических приборах, создавая большой источник освещения, подобный обычному неэлектрическому источнику питания.

Технические характеристики:

• Мощность: от 5 до 1000 Ватт, в редких случаях 1500 и 2000 Ватт
• Эффективность: от 20 до 25 люмен/Ватт
• Срок службы: от 300 до 4000 часов

Примечание: некоторые очень яркие лампы могут иметь короткий срок службы

Преимущества:

• Кодирование легко осуществляется путем отключения электропитания, смотрите также пункты ниже.
• Яркость больше чем у вольфрамовых ламп накаливания.
• Стабильная светоотдача в течение всего срока службы.
• Хорошая цветопередача в границах предпочитаемого белого цвета.
• Лампы общего назначения с высокими рабочими характеристиками доступны по низким ценам.
• Лампы небольшого размера (от 10 до 100В) очень прочные.
• Размеры герметичной оболочки, как правило, меньше, чем у вольфрамовых ламп, что позволяет использовать оптические системы меньшего размера.

Недостатки:

• Обычно размер лампы накаливания маленький, поэтому при модернизации старых систем линз геометрия неудовлетворительная.
• Как правило, результатом использования низкого рабочего напряжения является возникновение сильного тока, что в свою очередь требует тщательной проработки конструкции лампового патрона и соответствующей проводки.
• При использовании блока из нескольких ламп потребуется подобрать лампы в соответствии с существующей сильной оптикой.
• Лампы не производятся специально для СНО и их технические характеристики могут меняться без предупреждения.
• Мигание вольфрамово-галогенных ламп может привести к разрыву галогенного цикла, что вызовет затемнение оболочки и преждевременный отказ лампы. Практические испытания должны проводиться с рекомендуемым рабочим давлением и в рекомендуемом рабочем цикле, в других случаях необходимо проконсультироваться с членами МАМС.
• Лампы нельзя трогать голыми руками, так как это приводит к снижению их срока службы.

Безопасность:

• Рабочее напряжение может быть опасным.
• Опасность стекла.
• Очень высокая температура поверхности лампы, обусловленная малыми размерами герметичной оболочки.
• Есть высокий риск ультрафиолетового излучения (УФ) (в зависимости от типа лампы).
• Есть риск взрыва для ламп высокого давления.

Утилизация:

Относительно утилизации вольфрамово-галогенных ламп необходимо обратиться к местным и национальным правилам утилизации отходов.

Разрядные лампы

Флуоресцентные

Описание работы:

Система с напряжением от 110 до 240 В со схемой управления для обеспечения высокого пускового напряжения.

Типичное использование:

Стрелки-указатели, знаки, световые трубки или мигалки, используемые для створных огней.

Применяется тогда, когда необходимо освещение большой поверхности.

Технические характеристики:

• Мощность: от 8 до 100 В
• Эффективность: от 80 до 100 люмен/Ватт
• Срок службы: до 20000 часов

Преимущества:

• Высокая светоотдача.
• Освещение большой области. При подходящем применении оптические элементы не требуются, что обеспечивает низкую цену СНО.
• Очень широкий ассортимент доступных коммерческих продуктов по низким ценам.
• Возможность использовать множество цветов (дополнительные цветные фильтры не требуются).

Недостатки:

• Низкая яркость.
• Сложно использовать с системами линз из-за размеров источника.
• Светоотдача существенно снижается в течение срока службы.
• Требует схемы управления для синхронизации напряжения лампы и сети питания.
• Сложное управление для мигания.
• Возможны проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС).

Безопасность:

• Сетевое напряжение.
• Опасность стекла.
• Воздействие на защитное покрытие внутренней трубки может быть опасным, оно содержит следы газообразной ртути.
• Высокое напряжение из-за пусковой аппаратуры.

Утилизация:

Покрытие трубки может быть опасным, оно содержит следы газообразной ртути. Обратитесь к местным и национальным правилам утилизации.

Натриевые лампы низкого давления

Описание работы:

• Система с напряжением переменного тока 110 и 240 В с соответствующей схемой управления.
• ПРИМЕЧАНИЕ: Только свет желтого цвета

Типичное использование:

• Прожекторное освещение и наружное освещение конструкций, башен, шлюзов и т.п.

Технические характеристики:

• Мощность: от 20 до 180 В
• Эффективность: 180 люмен/Ватт
• Срок службы: 10 000 часов

Преимущества:

• Длительный срок службы.
• Высокая светоотдача.
• Не содержит ртути.
• Низкая температура поверхности оболочки.
• Может использоваться для сигналов желтого цвета.
• Почти не привлекает насекомых.

Недостатки:

• Излучает только желтый свет.
• Низкая яркость.
• Не применяется для мигания (кодирования).
• Ограниченные рабочие положения.

Безопасность:

• Общая опасность стекла.
• Высокое напряжение переменного тока.
• Химическая опасность из-за содержания натрия.

Утилизация:

• Обратитесь к местным и национальным правилам утилизации натрия.

Натриевые лампы высокого давления

Описание работы:

• Система с напряжением переменного тока 110 или 240 В с соответствующей схемой управления.

Типичное использование:

• Белые лампы могут использоваться как источники освещения СНО.

Технические характеристики:

• Мощность: от 50 до 400В
• Эффективность: 90 люмен/Ватт
• Срок службы: 10000 часов

Преимущества:

• Длительный срок службы.
• Не содержит ртути.
• Высокая эффективность.
• Свет белого цвета.

Недостатки:

• Не передает кодирование (не мигает).
• Применяется только белого цвета, низкое содержание красного делает фильтрацию цвета невозможной.
• Высокое напряжение для пуска.
• Требуется комплексное устройство для смены перегоревших ламп из-за длительного периода разогрева и необходимости охлаждения перед повторным включением.
• Дуговая геометрия трубки не подходит для большинства оптики.
• Светоотдача снижается в течение срока службы, и белый цвет переходит в желтый.

Безопасность:

• Общая опасность стекла.
• Высокие напряжения
• Химическая опасность с вытекающими проблемами утилизации и опасности здоровью.

Утилизация:

• Обратитесь к местным и национальным правилам утилизации натрия.

Металлогалогенная лампа

Описание работы:

Металлогалогенная лампа относится к классу ламп с разрядом высокой интенсивности (HID), ее дуговая трубка сделана из кварцевого стекла. Принцип излучения света следующий: 1) Высокое напряжение от балласта вызывает движение тока между электродами; 2) Когда температура лампы поднимается, металл в лампе испаряется и происходит излучение света.

Работа со схемой управления позволяет входное напряжение от 12В до 240В для 110 и 240- вольтовых источников питания.

Типичное использование:

• Используется как источник постоянного света во вращающейся оптике, неподвижных линз с вращающимися экранами и общего прожекторного освещения.

Технические характеристики:

• Мощность: от 10 до 2000 В
• Эффективность: от 80 до 110 люмен/Ватт
• Срок службы: от 6 000 до 20 000 ч

Примечание: Срок службы сильно зависит от того, сколько раз включается лампа.

Преимущества:

• Высокая светоотдача.
• Лампы с прозрачной оболочкой имеют хорошую освещенность.
• Лампы с оболочкой с покрытием имеют хорошую геометрию для традиционных линз.
• Длительный срок службы.
• В наличии есть много типов коммерческих ламп.
• Хорошая цветопередача, в пределах предпочитаемого МАМС белого цвета.
• Отсутствие нити накаливания означает хорошую устойчивость к вибрации и ударам.

Недостатки:

• Не используется для кодирования (мигания).
• Медленный разогрев при пуске.
• Для повторного включения требуется охлаждение из-за сложного строения устройства для смены перегоревших ламп.
• Затруднено удаленное управление с помощью простого считывания тока.
• Светоотдача снижается в течение срока службы.
• Красный спектр ограничен, поэтому фильтрация красного цвета плохая, лучше использовать зеленый цвет.

Безопасность:

• Опасности высокого напряжения.
• Высокое УФ излучение.
• Возможны проблемы ЭМС.
• Есть опасность взрыва.
• Общая опасность стекла.
• Может содержать опасные металлы.

Утилизация:

• Обратитесь к местным и национальным правилам утилизации для данных ламп, так как они содержат ртуть

Ксеноновые лампы

Описание работы:

Ксеноновые лампы - это разрядные лампы, с газом ксеноном, помещенным в кварцевую трубку под высоким давлением. Электрический разряд при прохождении через газ ксенон создает белый свет высокой интенсивности. (Разряд в ксеноне обычно используют в вспышках фотоаппаратов).

• стандартно 110 и 240В.
• зарядные источники постоянного тока требуют сложной схемы управления.
• есть лампы с разрядом импульсного или постоянного типа.

Типичное использование:

• Специализированные источники света, для которых высокая интенсивность света имеет первостепенное значение. Могут использовать с неподвижной и вращающейся оптикой.

Технические характеристики:

• Мощность: от 150 до 2000 В
• Эффективность: 35 люмен/Ватт
• Срок службы: 2000 ч

Преимущества:

• Высокая яркость позволяет достигнуть высокой интенсивности с подходящей оптикой.
• Широкий спектр белого цвета, позволяющий хорошую цветовую фильтрацию.

Недостатки:

• Сложная электрическая система управления.
• Сложная конструкция устройства для смены перегоревших ламп.
• Короткий срок службы.
• Электронные компоненты управления имеют короткий срок службы.
• Относительно дорогие.
• Потребление энергии меняется в зависимости от цикла зарядки/разрядки, что приводит к варьированию нагрузок в системе энергоснабжения.

Безопасность:

• высокие напряжения.
• есть опасность взрыва если напряжение в лампе высокое.
• высокое УФ излучение
• высокая температура поверхности
• общая опасность стекла

Утилизация:

• Обратитесь к местным и национальным правилам утилизации для ламп этого типа. Они могут содержать ртуть

Светоизлучающий диод (LED)

Описание работы:

Разноцветные светодиоды

• Светодиоды - это электронные полупроводниковые приборы, которые производят монохроматический свет. Полупроводниковый переход заключен в прозрачный пластиковый корпус, в котором также находится линза. Несколько светодиодов могут быть объединены в блок или цепь для получения источника света необходимого размера и интенсивности с резервными лампами. Новые светодиоды повышенной яркости позволяют использовать только один светодиод в фонарях ближнего действия.
• Светодиоды работают от низковольтных источников постоянного тока. Правильная работа зависит от точного контроля тока источника питания.

Белые светодиоды

• Полупроводниковый переход, испускающий синий/ультрафиолетовый свет заключен в корпус с люминофором, таким образом, синий и широкополочный желтый цвет смешиваясь вместе дают цвет близкий к белому. В настоящее время ведутся исследования по смешению красного и зеленого света светодиодов для получения белого цвета в пределах стандартов хроматичности МАМС.
• Иногда у светодиодных навигационных знаков наблюдаются насыщенные цвета и дальность действия больше, чем предполагает используемый в настоящее время метод расчета МАМС. В настоящее время МАМС исследует это явление.

Типичное использование:

• Светящиеся навигационные знаки на буях и других средствах навигационного оборудования ближнего действия, однако наблюдается увеличение светодиодных фонарей дальнего действия на рынке.
• Пограничные огни, представленные плоской решеткой из светодиодов или одним светодиодом повышенной яркости.
• Знаки и сигналы, образованные цепями светодиодов в форме букв, цифр, знаков и т.п.

Технические характеристики:

• Мощность: отдельный светодиод 1 мВт до 5 Вт / блок светодиодов в фонаре от 1Вт до 60Вт или даже больше.
• Эффективность: зависит от цвета:
  • Красный и зеленый – от 25 до 30 люмен/Ватт
  • Желтый – от 20 до 30 люмен/Ватт
  • Белый – от 20 до 30 люмен/Ватт
  • Синий – 10 люмен/Ватт
• Срок службы:
  • зависит от рабочей температуры и условий эксплуатации светодиодного перехода.
  • возможное значение - более 100 000 часов для одного диода.

Преимущества:

• Очень долгий срок службы (при условии тщательного контроля входной мощности и температуры) и соответственно низкие расходы за весь срок службы.
• Срок службы настолько долгий, что устройства для замены перегоревших ламп не требуется.
• Высокая светоотдача в красном и зеленом цвете.
• Излучает свет насыщенного цвета, поэтому цветные светофильтры не требуются.
• Прочный по сравнению с обычными лампами.
• Быстрое нарастание и затухание сигнала.
• Относительно низкая температура поверхности.
• Легко соединяется в блоки светодиодов

Недостатки:

• Для достижения долгого срока службы и высокой производительности необходимо комплексное электронное управление.
• Сложно совмещаются с существующей оптикой.
• Светоотдача со временем медленно снижается.
• Белые светодиоды не соответствуют пределам, установленным для белого цвета Международной комиссией по освещению (2001 г.).
• Белые светодиоды чрезвычайно неэффективны с красными и зелеными фильтрами.
• Срок службы лампы может существенно сократиться, если не контролировать входную мощность и температуру.
• Технология светодиодов пока не подходит для использования в огнях дальнего действия.

Безопасность:

• Нет особых опасностей.

Утилизация:

• Обратитесь к местным и национальным правилам утилизации полупроводников.

Примечание: обширные исследования в области технологии светодиодов постоянно предоставляют более эффективные светодиодные продукты

Лазеры

Лазер - это устройство, которое вырабатывает когерентный коллимированный пучок монохроматического света.

Их использование не было установлено в системах освещения СНО, не смотря на их работу в течение нескольких десятилетий.

Однако исследования использования лазеров для улучшения видимости и секторных границ судоходного канала продолжаются в двух областях:

1. Лазеры высокой мощности могут использоваться для создания линии света в небе, когда частицы пыли, воды и т.п. освещаются лазерным лучом и образуют створную линию. Такие устройства требуют значительной мощности (несколько кВт). Соблюдение определенных правил безопасности необходимо для обеспечения безопасной эксплуатации и обслуживания.

2. Лазеры малой мощности, когда лазер направлен прямо на моряка. Разноцветные лазеры используются для обозначения областей навигационного значения. Свет лазера видим в рабочей дальности действия даже днем. Требуемая мощность низкая (несколько десятков Вт).

Лазерные прожекторы дорого стоят и требуют комплексных систем управления. Соблюдение определенных правил безопасности необходимо для обеспечения безопасного обслуживания.

Испытания лазера проводятся также в России и Японии.

Преимущества:

• Определенная длина волны.
• Четкая направленность.
• Простая оптическая конструкция.

Недостатки:

• Для лазеров высокой мощности требуется высокая мощность.
• Сложность система может стать проблемой в определенных положениях.

Безопасность:

Возможны повреждения глаз в определенных условиях, если не соблюдать соответствующие стандарты безопасности ASTM.

Литература

Navguide: Руководство по навигационному оборудованию [2012]

• Стандарты точности судовождения
• Система ограждения МАМС
• МАМС - Визуальные средства навигационного оборудования
• МАМС - Принципы и точность навигации
• МАМС - Цель и область применения