浅谈航标灯器的维护

张世忠，林文浪

（交通运输部东海航海保障中心厦门航标处，福建 厦门 361012）

1 航标灯器的介绍

1.1 航标灯器的分类

所谓“灯器”，是指用于发射灯光信号的照明装置和自动控制装置的设备总称，航标灯器的种类很多，常有以下几种分类。

按使用能源分类，有煤油灯器、气体灯器和电航标灯器。煤油灯器已基本淘汰；气体灯器又分乙炔灯器和丙烷灯器，这两种灯器在我国很少见到；电航标灯器用的最为广泛。

按使用电光源分类，有白炽灯器、金属卤素灯器、金属卤化物灯器、霓虹灯器、氙灯器、LED灯器等。

按灯光特征分类，有单面灯器、环射灯器、分色灯器、定光灯器、闪光灯器、明暗灯器和莫尔斯信号灯器。

按使用用途分类，灯塔灯器、灯桩灯器、浮标灯器、导标灯器等是航标业内最常见的分类。灯光光力射程大于等于40.774 km的灯器为大型灯塔灯器；灯光光力射程大于等于33.336 km，小于40.774 km为中型灯塔灯器；灯光光力射程大于等于27.78 km，小于33.336 km为小型灯塔灯器。以上大、中、小型灯塔灯器大多为旋转灯器。它又可分为牛眼玻璃透镜灯器、鼓形玻璃透镜灯器、密封光束灯灯器等。灯光光力射程大于等于18.52 km的灯器为大型灯器；灯光光力射程大于等于12.964 km，小于18.52 km的灯器为中型灯器；灯光光力射程小于12.964 km的灯器为小型灯器。

1.2 航标灯器的组成

航标灯器一般由灯壳、光源、透镜、颜色滤光器、感光元件、闪光器和自动换泡器组成。有的灯器还有遮光板和反射镜。航标灯器照明光源从最初木碳进展至油绳灯、油气燃烧器和气体燃烧器、电弧灯和钨丝灯、卤素灯、发光二极管。光学装置伴随着其不断发展，首先使用反射器系统，之后使用透镜。本文重点介绍目前各海区使用较多的卤素灯和发光二极管（LED）。

1.2.1 卤素灯泡

卤钨灯泡是石英玻璃泡壳内，装有螺旋钨丝和填充混有少量卤素通常是溴或碘的惰性气体氪或氙的航标灯泡。

钨再生循环有下列优点：①灯泡泡壳可制作得较小，传统钨丝灯炮在灯泡工作寿命期间，蒸发的灯丝材料沉积在玻璃泡壳内壁上，并使之变黑。灯泡壁变黑减少了穿过灯泡的光量。加大灯泡外壳尺寸是使钨沉积分布更稀散的方法之一，因为加入卤素的惰性气体有效解决了这一问题，从而使灯泡泡壳越来越小。②灯泡寿命期内，光的输出衰减较少；灯泡不会变黑，能够很好地维持灯泡的亮度。③由于泡壳尺寸小，可使用较昂贵的玻璃，例如石英玻璃；使得灯泡的质量得到提高；④较高的气体压力（20 MPa）可降低白炽灯丝的蒸发率；⑤白炽灯丝蒸发率降低能延长灯泡寿命或降低灯丝的工作温度；⑥较高的灯丝温度不仅意味着有较高的色温（“白”光），也意味着有较高的光效能，工作时，卤钨灯泡泡壳的表面温度可达600℃或更高。

用于灯桩的卤钨灯泡的典型工作参数为：①6～24 V和1～10A；②色温范围2 626～3 126℃；③灯泡寿命2 500 h；④光效能约22 lm/W。

卤钨灯泡的安全使用问题如下：①工作温度高，一旦熄灭，则需要等待足够长的时间使灯泡冷却。②由于强光和紫外辐射，有损害眼睛的危险；③高平均亮度值（灯丝处达3 000烛光/cm2）会造成目眩问题，不应用肉眼观察灯泡外壳；④基于施加的电压和色温，石英玻璃卤钨灯泡会将0.2%～0.3%的电能以紫外线形式辐射；⑤如果有可能，则只能使用灯座支撑卤钨灯泡；⑥工作时，遗留在石英玻璃上的任何手指印残留物将燃烧，造成玻璃的再结晶，导致玻璃不透明和降低玻璃的强度，增加泡壳破裂的危险。

装有卤钨灯炮的航标经常使用电池供电，应注意以下几个问题：①电池内阻通常很低，常温灯泡需经历一个较大的启动电流，这使得灯丝、引线、焊缝和金属连接片上产生非常大的负荷；②当电池充满电或者正在再充电时，端电压可能超过额定灯泡电压，导致高输出灯泡的灯丝接近其熔点，造成灯泡过早损坏；③如果卤钨灯泡用于闪光灯时，则需要考虑其工作循环：④避免使灯泡的工作温度低于建立钨再生循环所需的温度；⑤避免灯泡连续的冷启动，这可以通过使用限电流“软启动”或通过熄灭时在灯泡上保持额定电流10%～20%的“保温”电流来实现。

1.2.2 发光二极管（LED）

发光二极管不是一个灯管，而是一个小型电子装置。当施加直流电压时，它在红外光谱或可见光谱上产生单色光辐射。它最早用于低能耗指示器光源。由于已经开发了高亮度的发光二极管，已广泛应用于航标灯上，这包括用于小型灯桩、导灯、灯浮标和发光 “日标牌”的LED阵列光源。LED典型的标称灯光射程一般是1.8～9.26 km，但是也有一些新的LED航标灯产品，达到9.26～18.52 km射程。

发光二极管的特性主要有：①典型的寿命超过25 000 h，LED航标灯的使用寿较长。②单色光输出。不使用耗能的滤光器就可获得色光；寿命期内无颜色变化。③开关频率高。频率高达2 000 Hz，上升和下降的时间短，不产生大的启动电流。④与灯丝灯泡相比，抗冲击和振动的能力好。

2 航标灯器的维护

航标灯的维护是指，航标灯器出厂后至报废前的全寿命周期内为保证其正常发挥效能的维护工作，主要包括在正式投入安装前的调试，使用过程中的现场检查、养护，寿命周期内出现故障拆回站里的检测和保养过程。

2.1 安装前的维护

航标灯安装前应进行必要的调试。航标灯在安装前应在基地对其进行72 h以上的无间断点灯试验及遥测遥控信号检测，并做好记录。检测过程中出现故障的航标灯及时返修，检测完成后合格品交有关部门验收入库。

2.2 现场检查和维护

2.2.1 普通航标灯的检测

普通航标灯的检测可从以下几方面入手：①检查灯器灯质。用遮光罩遮捂住日光阀，检查灯器是否正常发光，并检测灯质、灯光颜色是否与《航标表》公布的参数相一致，灯质周期应用秒表连续测定3次取其平均值。供电系统的线路检查完成前，灯器应保持工作状态。②检查灯器光源。对于LED灯，应检查LED发光二极管、灯层发光是否正常，其他灯器应拆开灯壳检查灯泡是否完好，换泡机应检查每个灯泡以及换泡性能是否良好。查看设备固定是否稳固，外观是否老化、破损，灯壳密封状况。③检查灯器外观。检测灯器的结构有无松动，检测透镜的钢化玻璃是否有裂纹。④检查电缆。检测电缆接触连接是否稳定、可靠，电缆是否有破损，检查灯器终端年限，检查灯器和遥测遥控终端使用年限，到年限及时更换。灯器和终端的使用年限最好与航标的维护周期相同（灯桩的周期为4年，灯浮的周期为3年），到期统一更换。

2.2.2 发光电源一体航标灯的检测

发光电源一体航标灯的检测分为以下几个部分：①检查灯器灯质。用遮光罩遮捂住日光阀，检查灯器是否正常发光，并检测灯质、灯光颜色是否与《航标表》公布的参数相一致，灯质周期应用秒表连续测定3次取其平均值。②检查灯器光源。观察LED灯层发光是否正常，如果某个或多个二极管熄灭，已影响灯光射程，则应及时更换，个别二极管熄灭不影响灯光射程，可暂缓修复，并做好记录。③检查灯器外观。检测灯器的结构有无松动，检测透镜和太阳能板的钢化玻璃是否有裂纹。④检查灯器终端年限。检查灯器使用年限，到年限及时更换。一体化灯器使用年限最好与航标的维护周期相同（灯桩的周期为4年，灯浮的周期为3年），到期统一更换。

2.3 航标灯器故障排除

如果遮住日光阀后灯器不发光，则应从4个方面排除故障：①电瓶电压过低不能满足工作电压要求；②电源线路不通或接触不良；③目视外观的完好性；④灯器设备内部的电路板或终端装置的故障。

故障排除方法为：用万用表测量灯器的输入端电压，判断输入电压是否满足工作要求，如果电压较低，则应检测电瓶电压，判断是否存在过放现象；如果电压正常，则应检查电源线是否有断裂和各部分电源线接头有无松动、氧化，如果故障仍无法排除，应更换新灯器。

灯器出现乱码的主要原因是电瓶电压过低，应用万用表测量电瓶电压，判断电压是否正常。如果检测电压正常，则应更换灯器。

当灯器白天发光时，检查日光阀处，清除脏污。如果仍然发光，则应检查日光阀是否损坏，更换日光阀，如仍无法排除，则应更换灯器。

周期误差出现后，应打开透镜检查修理，核对调码开关是否和灯质调码表一致，无法在现场修复的，则更换新灯器。

3 结束语

近年来，随着船舶交通流量的增加，航标数量也随之剧增，对航标的技术效能、导助航功能提出了更高的要求，航标灯器的作用越来越大。各种类型的灯器被运用在航标上，对航标灯器的研究、维护工作是航标管理的重要组成部分，这对提高航标的技术效能、降低故障率、提升航标管理水平具有十分重要的意义。