Разработка и исследование энергосберегающей светодиодной люстры с тепловыми трубами для внутреннего освещения помещений

На освещение в Украине тратится до 30 % электроэнергии, которая вырабатывается, поэтому проблема энергосбережения в освещении стоит очень остро. Внедрение энергосберегающих технологий в системы внутреннего освещения помещений позволит обеспечить значительную экономию электроэнергии и улучшить экологическое состояние за счет уменьшения выбросов тепловых электростанций в окружающую среду.
Обеспечить энергосбережение в освещении можно путем внедрения светодиодных источников света, световая отдача которых в 10 раз превышает светоотдачу ламп накаливания и в 2 раза - компактных люминесцентных ламп, содержащих ртуть.

Основной проблемой при создании энергосберегающих осветительных систем для внутреннего освещения помещений с помощью использования в существующих люстрах светодиодных ламп прямой замены является недостаточная эффективность отвода теплоты от светодиодов лампы, что ограничивает их мощность на уровне 8-12 Вт, а, соответственно, ограничивает и световой поток. Поэтому возможности их использования в традиционных люстрах вместо ламп накаливания для освещения современных помещений являются ограниченными и сдерживаются нерешенностью проблемы отвода теплоты.
В данной научно-исследовательской работе впервые в мире предложен и реализован принципиально новый подход к построению мощных энергоэффективных светодиодных люстр для внутреннего освещения помещений, который состоит в выполнении элементов декоративного каркаса люстры в виде высокоэффективных теплопередающих устройств - тепловых труб и использовании как источника света светодиодных модулей. Благодаря этому мощность светодиодных модулей (24 Вт) и излучаемый ими световой поток увеличены в 2-3 раза, по сравнению с использованием в люстрах светодиодных ламп прямой замены мощностью 8-12 Вт. Это позволяет в 2-3 раза уменьшить количество люстр, необходимых для внутреннего освещения помещений. При излучении одинакового светового потока потребления электроэнергии (120 Вт) в разработанной 5 рожковой люстре в 5-10 раз меньше, чем при использовании в люстре ламп накаливания (600-1200 Вт). За счет уменьшения энергопотребления достигается уменьшения объемов вредных выбросов тепловых электростанций и снижение уровня загрязнения окружающей среды.
Изготовлен действующий макет светодиодной люстры с тепловыми трубами.

Экспериментально получены: новые зависимости температуры светодиодных модулей от теплового потока в условиях свободной и вынужденной конвекции; значение максимального теплового потока, который может передать система теплоотвода от светодиодных модулей; значения коэффициентов теплообмена в зонах нагрева и конденсации тепловых труб; влияние ориентации тепловых труб на тепловые характеристики; значение контактного термического сопротивления между светодиодным модулем и тепловой трубой.

Разработана эскизная конструкторская документация на макет люстры и методика инженерного расчета тепловых характеристик люстры.