Разработка технологии производства биологически адекватных светодиодных источников белого света для судовых светильников

Цель НИОКР - разработка энергоэффективных светодиодных источников белого света с биологически адекватным спектром (БАСИС), безопасных для глаз и здоровья человека, предназначенных для внутреннего освещения помещений на судах, в железнодорожных пассажирских вагонах, в школах, детских садах, медицинских учреждениях и других объектах. Исследованы люминофоры класса алюминатов бария и магния, а также алюминатов стронция, кальция, магния, активированных европием, эффективно возбуждаемых ближним УФ-излучением в спектральном диапазоне 385 - 410 нм. Синтезирован фотолюминофор с наиболее высокой светоотдачей синего цвета свечения на основе алюмооксидов II a подгруппы, активированный ионом европия в степени окисления +2, отличающийся тем, что в состав указанного фотолюминофора входят оксиды Mg, Ca, Sr, Ba при их соотношении и концентрации иона европия от 0,01 до 0,12 ат. долей и стехиометрической формуле (ΣMeO)₂ Al₄O₃O₁₋ₓ (FN)ₓ, где ΣMeO = MgO и CaO и SrO и BaO и EuO, 0,1 ≤ x ≤ 0,4 ат. доли, F = фтор F₁-, N = азот N₃- частично замещающие ионы кислорода в анионной подрешетке материала. Разработана технология производства и изготовлены удаленные фотолюминесцентные конвертеры, в том числе отражательные на основе аланода, измерены их светотехнические характеристики: в макетном образце БАСИС с питающим напряжением 220 В (цоколь Е27) достигнут световой поток 403,5 лм (при цветовой температуре Tc 3597 К и коэффициенте цветопередачи CRI 95,7), вдвое превышающий требования, установленные в ТЗ. Путем комбинаций удаленного люминофора и светодиодов получен спектр излучения БАСИС, близкий к спектру ламп накаливания, что подтвердило правильность выбранных научно-технических решений и позволило достигнуть более высоких показателей светоотдачи БАСИС по сравнению с лучшими зарубежными аналогами. Методология разработки БАСИС основана на принципах достижения технологической рациональности и оптимальной конструктивной и технологической преемственности конструкции изделия. При этом совокупность свойств разрабатываемого изделия, отражающих его конструкцию и технологичность (корпус, светодиодный модуль, система теплоотвода, драйвер), соответствует принятым конструктивным решениям в отрасли светодиодного освещения. Указанные решения дополнены оригинальными научно-техническими и конструктивными подходами (уникальные композиции люминофоров, оригинальные архитектурно-конструктивные решения, специфический набор светодиодных чипов). На принципиальные технические решения БАСИС в процессе выполнения проекта получено пять зарубежных патентов и подана заявка на получение патента РФ на изобретение. Разработана конструкторская и технологическая документации БАСИС, изготовлены опытные образцы, разработана и изготовлена сборочно-технологическая оснастка для изготовления БАСИС. Создан измерительный стенд и разработана методика измерений основных светотехнических параметров опытных образцов БАСИС. При измерении получены следующие результаты, подтвержденные независимыми измерениями Испытательного Центра всероссийского научно-исследовательского светотехнического института им. С.И. Вавилова: для БАСИС 1 (цоколь Е27, напряжение питания 220 В) - установившийся световой поток 720 лм, коэффициент цветопередачи CRI 87, цветовая температура Tc 3100 К, потребляемая мощность 9,8 Вт, эффективность 73,5 лм/Вт; для БАСИС 1 (цоколь Е27, напряжение питания 220 В) - с увеличенным до требований ТЗ значением CRI установившийся световой поток 635 лм, коэффициент цветопередачи CRI 95, цветовая температура Tc 3300 К, потребляемая мощность 10,2 Вт, эффективность 62,3 лм/Вт; для БАСИС 2 (цоколь B22d, напряжение питания 24 В) - установившийся световой поток 240 лм, коэффициент цветопередачи CRI 95,8, цветовая температура Tc 2772 К, потребляемая мощность 3,1 Вт, эффективность 78,8 лм/Вт;отличия нормализованных кривых спектра излучения БАСИС обоих вариантов исполнения и спектра ламп накаливания в биологически активном участке видимого диапазона 455 - 500 нм не превышают 25%, при этом устранен провал в спектральной характеристике при длине волны 480 нм. Достигнутые в НИОКР параметры лучших опытных образцов БАСИС соответствуют требованиям ТЗ. В ходе реализации проекта разработаны и проведено экспериментальное макетирование основных технологических процессов. На его основании проведены модельные расчеты реальных производственных ТП. Показано, что расчетная производительность одного автоматизированного комплекса производства ламп БАСИС составит до 4500 - 5000 ламп/ч. Приведены оценки емкости российского рынка судовых светильников и показатели удельной стоимости ламп. Ведется работа по внедрению результатов проектной разработки в нижегородской компании ООО ИК «ЭСТ-ЭРА».