淺談航標(biāo)燈器的維護(hù)

張世忠，林文浪

（交通運(yùn)輸部東海航海保障中心廈門航標(biāo)處，福建 廈門 361012）

1 航標(biāo)燈器的介紹

1.1 航標(biāo)燈器的分類

所謂“燈器”，是指用于發(fā)射燈光信號的照明裝置和自動(dòng)控制裝置的設(shè)備總稱，航標(biāo)燈器的種類很多，常有以下幾種分類。

按使用能源分類，有煤油燈器、氣體燈器和電航標(biāo)燈器。煤油燈器已基本淘汰；氣體燈器又分乙炔燈器和丙烷燈器，這兩種燈器在我國很少見到；電航標(biāo)燈器用的最為廣泛。

按使用電光源分類，有白熾燈器、金屬鹵素?zé)羝?、金屬鹵化物燈器、霓虹燈器、氙燈器、LED燈器等。

按燈光特征分類，有單面燈器、環(huán)射燈器、分色燈器、定光燈器、閃光燈器、明暗燈器和莫爾斯信號燈器。

按使用用途分類，燈塔燈器、燈樁燈器、浮標(biāo)燈器、導(dǎo)標(biāo)燈器等是航標(biāo)業(yè)內(nèi)最常見的分類。燈光光力射程大于等于40.774 km的燈器為大型燈塔燈器；燈光光力射程大于等于33.336 km，小于40.774 km為中型燈塔燈器；燈光光力射程大于等于27.78 km，小于33.336 km為小型燈塔燈器。以上大、中、小型燈塔燈器大多為旋轉(zhuǎn)燈器。它又可分為牛眼玻璃透鏡燈器、鼓形玻璃透鏡燈器、密封光束燈燈器等。燈光光力射程大于等于18.52 km的燈器為大型燈器；燈光光力射程大于等于12.964 km，小于18.52 km的燈器為中型燈器；燈光光力射程小于12.964 km的燈器為小型燈器。

1.2 航標(biāo)燈器的組成

航標(biāo)燈器一般由燈殼、光源、透鏡、顏色濾光器、感光元件、閃光器和自動(dòng)換泡器組成。有的燈器還有遮光板和反射鏡。航標(biāo)燈器照明光源從最初木碳進(jìn)展至油繩燈、油氣燃燒器和氣體燃燒器、電弧燈和鎢絲燈、鹵素?zé)簟l(fā)光二極管。光學(xué)裝置伴隨著其不斷發(fā)展，首先使用反射器系統(tǒng)，之后使用透鏡。本文重點(diǎn)介紹目前各海區(qū)使用較多的鹵素?zé)艉桶l(fā)光二極管（LED）。

1.2.1 鹵素?zé)襞?/p>

鹵鎢燈泡是石英玻璃泡殼內(nèi)，裝有螺旋鎢絲和填充混有少量鹵素通常是溴或碘的惰性氣體氪或氙的航標(biāo)燈泡。

鎢再生循環(huán)有下列優(yōu)點(diǎn)：①燈泡泡殼可制作得較小，傳統(tǒng)鎢絲燈炮在燈泡工作壽命期間，蒸發(fā)的燈絲材料沉積在玻璃泡殼內(nèi)壁上，并使之變黑。燈泡壁變黑減少了穿過燈泡的光量。加大燈泡外殼尺寸是使鎢沉積分布更稀散的方法之一，因?yàn)榧尤臌u素的惰性氣體有效解決了這一問題，從而使燈泡泡殼越來越小。②燈泡壽命期內(nèi)，光的輸出衰減較少；燈泡不會(huì)變黑，能夠很好地維持燈泡的亮度。③由于泡殼尺寸小，可使用較昂貴的玻璃，例如石英玻璃；使得燈泡的質(zhì)量得到提高；④較高的氣體壓力（20 MPa）可降低白熾燈絲的蒸發(fā)率；⑤白熾燈絲蒸發(fā)率降低能延長燈泡壽命或降低燈絲的工作溫度；⑥較高的燈絲溫度不僅意味著有較高的色溫（“白”光），也意味著有較高的光效能，工作時(shí)，鹵鎢燈泡泡殼的表面溫度可達(dá)600℃或更高。

用于燈樁的鹵鎢燈泡的典型工作參數(shù)為：①6～24 V和1～10A；②色溫范圍2 626～3 126℃；③燈泡壽命2 500 h；④光效能約22 lm/W。

鹵鎢燈泡的安全使用問題如下：①工作溫度高，一旦熄滅，則需要等待足夠長的時(shí)間使燈泡冷卻。②由于強(qiáng)光和紫外輻射，有損害眼睛的危險(xiǎn)；③高平均亮度值（燈絲處達(dá)3 000燭光/cm2）會(huì)造成目眩問題，不應(yīng)用肉眼觀察燈泡外殼；④基于施加的電壓和色溫，石英玻璃鹵鎢燈泡會(huì)將0.2%～0.3%的電能以紫外線形式輻射；⑤如果有可能，則只能使用燈座支撐鹵鎢燈泡；⑥工作時(shí)，遺留在石英玻璃上的任何手指印殘留物將燃燒，造成玻璃的再結(jié)晶，導(dǎo)致玻璃不透明和降低玻璃的強(qiáng)度，增加泡殼破裂的危險(xiǎn)。

裝有鹵鎢燈炮的航標(biāo)經(jīng)常使用電池供電，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：①電池內(nèi)阻通常很低，常溫?zé)襞菪杞?jīng)歷一個(gè)較大的啟動(dòng)電流，這使得燈絲、引線、焊縫和金屬連接片上產(chǎn)生非常大的負(fù)荷；②當(dāng)電池充滿電或者正在再充電時(shí)，端電壓可能超過額定燈泡電壓，導(dǎo)致高輸出燈泡的燈絲接近其熔點(diǎn)，造成燈泡過早損壞；③如果鹵鎢燈泡用于閃光燈時(shí)，則需要考慮其工作循環(huán)：④避免使燈泡的工作溫度低于建立鎢再生循環(huán)所需的溫度；⑤避免燈泡連續(xù)的冷啟動(dòng)，這可以通過使用限電流“軟啟動(dòng)”或通過熄滅時(shí)在燈泡上保持額定電流10%～20%的“保溫”電流來實(shí)現(xiàn)。

1.2.2 發(fā)光二極管（LED）

發(fā)光二極管不是一個(gè)燈管，而是一個(gè)小型電子裝置。當(dāng)施加直流電壓時(shí)，它在紅外光譜或可見光譜上產(chǎn)生單色光輻射。它最早用于低能耗指示器光源。由于已經(jīng)開發(fā)了高亮度的發(fā)光二極管，已廣泛應(yīng)用于航標(biāo)燈上，這包括用于小型燈樁、導(dǎo)燈、燈浮標(biāo)和發(fā)光 “日標(biāo)牌”的LED陣列光源。LED典型的標(biāo)稱燈光射程一般是1.8～9.26 km，但是也有一些新的LED航標(biāo)燈產(chǎn)品，達(dá)到9.26～18.52 km射程。

發(fā)光二極管的特性主要有：①典型的壽命超過25 000 h，LED航標(biāo)燈的使用壽較長。②單色光輸出。不使用耗能的濾光器就可獲得色光；壽命期內(nèi)無顏色變化。③開關(guān)頻率高。頻率高達(dá)2 000 Hz，上升和下降的時(shí)間短，不產(chǎn)生大的啟動(dòng)電流。④與燈絲燈泡相比，抗沖擊和振動(dòng)的能力好。

2 航標(biāo)燈器的維護(hù)

航標(biāo)燈的維護(hù)是指，航標(biāo)燈器出廠后至報(bào)廢前的全壽命周期內(nèi)為保證其正常發(fā)揮效能的維護(hù)工作，主要包括在正式投入安裝前的調(diào)試，使用過程中的現(xiàn)場檢查、養(yǎng)護(hù)，壽命周期內(nèi)出現(xiàn)故障拆回站里的檢測和保養(yǎng)過程。

2.1 安裝前的維護(hù)

航標(biāo)燈安裝前應(yīng)進(jìn)行必要的調(diào)試。航標(biāo)燈在安裝前應(yīng)在基地對其進(jìn)行72 h以上的無間斷點(diǎn)燈試驗(yàn)及遙測遙控信號檢測，并做好記錄。檢測過程中出現(xiàn)故障的航標(biāo)燈及時(shí)返修，檢測完成后合格品交有關(guān)部門驗(yàn)收入庫。

2.2 現(xiàn)場檢查和維護(hù)

2.2.1 普通航標(biāo)燈的檢測

普通航標(biāo)燈的檢測可從以下幾方面入手：①檢查燈器燈質(zhì)。用遮光罩遮捂住日光閥，檢查燈器是否正常發(fā)光，并檢測燈質(zhì)、燈光顏色是否與《航標(biāo)表》公布的參數(shù)相一致，燈質(zhì)周期應(yīng)用秒表連續(xù)測定3次取其平均值。供電系統(tǒng)的線路檢查完成前，燈器應(yīng)保持工作狀態(tài)。②檢查燈器光源。對于LED燈，應(yīng)檢查LED發(fā)光二極管、燈層發(fā)光是否正常，其他燈器應(yīng)拆開燈殼檢查燈泡是否完好，換泡機(jī)應(yīng)檢查每個(gè)燈泡以及換泡性能是否良好。查看設(shè)備固定是否穩(wěn)固，外觀是否老化、破損，燈殼密封狀況。③檢查燈器外觀。檢測燈器的結(jié)構(gòu)有無松動(dòng)，檢測透鏡的鋼化玻璃是否有裂紋。④檢查電纜。檢測電纜接觸連接是否穩(wěn)定、可靠，電纜是否有破損，檢查燈器終端年限，檢查燈器和遙測遙控終端使用年限，到年限及時(shí)更換。燈器和終端的使用年限最好與航標(biāo)的維護(hù)周期相同（燈樁的周期為4年，燈浮的周期為3年），到期統(tǒng)一更換。

2.2.2 發(fā)光電源一體航標(biāo)燈的檢測

發(fā)光電源一體航標(biāo)燈的檢測分為以下幾個(gè)部分：①檢查燈器燈質(zhì)。用遮光罩遮捂住日光閥，檢查燈器是否正常發(fā)光，并檢測燈質(zhì)、燈光顏色是否與《航標(biāo)表》公布的參數(shù)相一致，燈質(zhì)周期應(yīng)用秒表連續(xù)測定3次取其平均值。②檢查燈器光源。觀察LED燈層發(fā)光是否正常，如果某個(gè)或多個(gè)二極管熄滅，已影響燈光射程，則應(yīng)及時(shí)更換，個(gè)別二極管熄滅不影響燈光射程，可暫緩修復(fù)，并做好記錄。③檢查燈器外觀。檢測燈器的結(jié)構(gòu)有無松動(dòng)，檢測透鏡和太陽能板的鋼化玻璃是否有裂紋。④檢查燈器終端年限。檢查燈器使用年限，到年限及時(shí)更換。一體化燈器使用年限最好與航標(biāo)的維護(hù)周期相同（燈樁的周期為4年，燈浮的周期為3年），到期統(tǒng)一更換。

2.3 航標(biāo)燈器故障排除

如果遮住日光閥后燈器不發(fā)光，則應(yīng)從4個(gè)方面排除故障：①電瓶電壓過低不能滿足工作電壓要求；②電源線路不通或接觸不良；③目視外觀的完好性；④燈器設(shè)備內(nèi)部的電路板或終端裝置的故障。

故障排除方法為：用萬用表測量燈器的輸入端電壓，判斷輸入電壓是否滿足工作要求，如果電壓較低，則應(yīng)檢測電瓶電壓，判斷是否存在過放現(xiàn)象；如果電壓正常，則應(yīng)檢查電源線是否有斷裂和各部分電源線接頭有無松動(dòng)、氧化，如果故障仍無法排除，應(yīng)更換新燈器。

燈器出現(xiàn)亂碼的主要原因是電瓶電壓過低，應(yīng)用萬用表測量電瓶電壓，判斷電壓是否正常。如果檢測電壓正常，則應(yīng)更換燈器。

當(dāng)燈器白天發(fā)光時(shí)，檢查日光閥處，清除臟污。如果仍然發(fā)光，則應(yīng)檢查日光閥是否損壞，更換日光閥，如仍無法排除，則應(yīng)更換燈器。

周期誤差出現(xiàn)后，應(yīng)打開透鏡檢查修理，核對調(diào)碼開關(guān)是否和燈質(zhì)調(diào)碼表一致，無法在現(xiàn)場修復(fù)的，則更換新燈器。

3 結(jié)束語

近年來，隨著船舶交通流量的增加，航標(biāo)數(shù)量也隨之劇增，對航標(biāo)的技術(shù)效能、導(dǎo)助航功能提出了更高的要求，航標(biāo)燈器的作用越來越大。各種類型的燈器被運(yùn)用在航標(biāo)上，對航標(biāo)燈器的研究、維護(hù)工作是航標(biāo)管理的重要組成部分，這對提高航標(biāo)的技術(shù)效能、降低故障率、提升航標(biāo)管理水平具有十分重要的意義。