Источники света

Для освещения вагонов используются лампы накаливания и люминесцентные лампы газового разряда. Имеются опыты применения в качестве источников света светодиодных ламп.

Лампы накаливания. Железнодорожные лампы накаливания не имеют принципиального отличия от обычных ламп. Особенностью ламп является их пониженная светоотдача из-за более низкой температуры нити. Это сделано для повышения вибростойкости и обеспечения срока службы 1000 часов. Лампа весьма чувствительна к изменению напряжения, причем изменяются все параметры лампы (светоотдача, срок службы, потребляемая мощность). Лампа имеет цоколь типа 2Ш22-2 (2Ш – двухштифтовой, 22 – диаметр цоколя, 2 - двухконтактный). Для вагонов без кондиционирования воздуха предназначены лампы типа «Ж» (железнодорожные, номинальное напряжение 54В). На вагонах с кондиционированием воздуха устанавливаются лампы накаливания типа «С» (судовые) на напряжение 110В. Кроме буквы, в маркировке лампы находятся цифры, которые обозначают напряжение и мощность лампы. В настоящее время лампы накаливания в вагонах находят ограниченное применение из-за низкого коэффициента полезного действия и малой светоотдачи(7 – 22лм/вт).

Люминесцентные лампы. Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку, которая заполнена инертным газом (аргоном) при низком давлении. Внутри трубки имеется небольшое количество ртути для образования ртутных паров. Внутренняя поверхность лампы покрыта слоем люминофора (обработанных специальным способом сернистых соединений кальция, магния, цинка). С обоих концов лампа имеет цоколи, к которым присоединены вольфрамовые электроды, покрытые тонким слоем окиси бария и стронция для облегчения эмиссии электронов. Электроды соединены с контактными штырями, с помощью которых лампа закрепляется в патронах светильника и включается в сеть. Для возникновения в лампе газового разряда, т.е. для ее зажигания, необходим предварительный нагрев электродов. Как только электроды нагреваются, возникает газовый разряд в аргоне и парах ртути. При этом образуется ультрафиолетовое излучение, которое воздействует на люминофор, вызывая его свечение. После зажигания лампы происходит усиление потока электронов, в результате чего уменьшается внутреннее сопротивление лампы, уменьшается напряжение на лампе. Поэтому при большом токе и малом напряжении лампа может разрушиться. В виду этого люминесцентная лампа не может быть включена в сеть без ограничения тока. В качестве ограничителя тока в цепь лампы включают дроссель, который стабилизирует процесс газового разряда. Снижение коэффициента мощности cosφ из-за включения в цепь лампы дросселя компенсируется конденсатором. В зависимости от химического состава люминофора лампы выпускаются с различными спектральными характеристиками: ЛБ – лампа белого света, ЛД – лампа дневного света, ЛТБ – лампа теплого белого света, ЛХБ – лампа холодного белого света и т.д. Для зажигания лампы и ограничения тока в ней в светильнике устанавливается пускорегулирующая аппаратура (ПРА). Светоотдача таких ламп в 4 раза больше, чем ламп накаливания такой же мощности. Срок службы лампы составляет 5000 часов.

Компактные люминесцентные лампы с электронной пускорегулирующей аппаратурой (ЭПРА) или с универсальными пускорегулирующими устройствами (УПРУ) обеспечивают экономию электроэнергии на 30% по сравнению с люминесцентными лампами и в 6 раз больше, чем лампы накаливания. Гарантийный срок службы ламп 8000 – 10000 часов.

Светодиодные лампы. Принцип действия светодиодов основан на преобразовании электрической энергии непосредственно в световое излучение. Светодиоды имеют разное конструктивное исполнение. Однако в любом случае основой светодиодов являются полупроводниковые кристаллы, которые могут иметь размеры от 0,18 до 1мм. Кристалл помещается в медную или алюминиевую полированную чашечку, которая служит светоотражателем и катодом. Непосредственно к кристаллу с помощью сварки или токопроводящего клея присоединяют тонкую токопроводящую нить, являющуюся анодом. Полученную конструкцию заливают прозрачным полимерным материалом, которому придают определенную форму. Эта форма определяет распределение света. Для стабильной работы светодиода необходим эффективный отвод тепла от кристалла. Для этого делается относительно массивное теплоотводящее основание из меди или алюминия. Для ограничения тока, протекающего через светодиод, применяется токоограничивающий резистор.

Преимуществами светодиодов являются:

- высокая надежность;

- долговечность (срок службы до 100 тысяч часов);

- безопасность;

- высокий к.п.д. (до 90%).

К недостаткам светодиодов следует отнести большую стоимость и пока ещё низкую светоотдачу.