تطبيق HID الالكتروني للبالست

ملخص: يقدم هذا البحث مبدأ ومزايا البالست الإلكتروني (منتجات الإضاءة الخضراء الجديدة). ثم يُقدم البالست الإلكتروني الذي طورته شركتنا، ويشير إلى بعض المشكلات التي تحتاج إلى الانتباه أثناء عملية التصميم. كما يجب حل بعض المشاكل العملية في المستقبل.

الكلمات المفتاحية: الإضاءة الخضراء، مثبت إلكتروني لمصباح HID

مقدمة

بفضل مميزات توفير الطاقة، الحجم الصغير، الوزن الخفيف والموثوقية العالية، يتم تبني المثبت الإلكتروني على نطاق واسع للاستخدام مع مصابيح الفلورسنت المدمجة، ومصابيح ضوء الشمس والمصابيح المتكاملة. وقد حقق ذلك تأثيرًا اقتصاديًا واجتماعيًا جيدًا للغاية. ومع تطور تقنية الإلكترونيات بشكل مستمر، زادت موثوقية المكونات الإلكترونية وتراجعت التكاليف بشكل كبير. سيصبح المثبت الإلكتروني جزءًا مهمًا من مشروع الإضاءة الخضراء.

المصباح ذو الإشعاع الخفي هو مصدر ضوء كفؤ ويُستخدم على نطاق واسع في السوق الدولية. العام الماضي، تم إنتاج 14,800,000 مصباح من نوع MH & HPS في الصين فقط. علاوة على ذلك، مع زيادة بناء البنية التحتية، سيرتفع الطلب السنوي على مصابيح HID. لذلك، من المهم جدًا تصميم ملحقات كهربائية مناسبة لمصباح HID، واستخدام محول إلكتروني هو الخيار الأفضل بسبب نسبة أدائه الجيدة مقابل التكلفة. ستناقش هذه الورقة الرئيسية السمات الفنية والتطبيقات للمحولات الإلكترونية، وكيفية تعزيز تطبيق المحولات الإلكترونية لمصابيح HID.

• الفوائد الرئيسية للمحول الإلكتروني

  • تأثير ملحوظ في توفير الطاقة:

※ مقارنة مع البالست الكهرومغناطيسي التقليدي تحت نفس الظروف ونفس الإضاءة، فإن البالست الإلكتروني لمصباح HID سيقلل من الطاقة المستخدمة بنسبة تزيد عن 10٪، لأن البالست الإلكتروني يستخدم تيارًا ذا تردد عالي أو منخفض وموجات مربعة لإشعال المصباح، مما يجعل كفاءة النظام الضوئي عالية.

※ نسبة الفقد في البالست الإلكتروني الذي تنتجه شركتنا منخفضة، حيث يمكن أن تصل كفاءة البالست الإلكتروني بقوة 400 واط إلى 93٪ أو أكثر.

• عامل القوة مرتفع ويمكن أن يصل إلى 0.99، وسيؤدي ذلك إلى زيادة قدرة التزويد بالطاقة وتقليل فقدان نقل الكهرباء لمحطة الطاقة.

• بسبب وجود جهاز تنظيم إلكتروني يتمتع بقوة خرج مستقرة (تباين قوة الخرج لجهاز التنظيم الإلكتروني أقل من ±3٪، بينما تتغير الجهد الرئيسي بنسبة ±15٪)، تحت نفس الظروف فإن تباين قوة الخرج للمنظم الكهرومغناطيسي التقليدي سيكون أكثر من 10٪. لذلك، من أجل تحقيق متطلبات الإضاءة ضمن تغيرات الجهد الرئيسي، نقوم دائمًا بتصميم الجهاز بناءً على الحد الأدنى (-10٪) لتغير الجهد. عندما يعمل الجهاز عند الجهد الطبيعي، فإن الجهد المدخل من المصدر الرئيسي سيكون أعلى بنسبة 10٪ من الجهد المسمى للجهاز، مما يؤدي إلى زيادة الحمل على المصباح وتقصير عمره الافتراضي. لكن هذا المشكلة لن تظهر إذا تم استخدام جهاز تنظيم إلكتروني، بسبب استقرار الجهد الخرج، يمكن أن ينخفض الجهد المدخل من المصدر الرئيسي بنسبة تزيد عن 10٪.

2. قد يوفر موارد كثيرة

من المعروف أن المكثف الكهرومغناطيسي التقليدي يحتاج إلى الكثير من الصلب السيليكوني والسلك المغلف ويعتبر استهلاكاً كبيراً للموارد المحدودة للأرض. استخدام المكثف الإلكتروني سيقلل من المواد المستخدمة. على سبيل المثال، مكثف CWA بقوة 400 واط لمصباح MH يحتاج إلى 2.0 كجم من النحاس و4.0 كجم من الصلب السيليكوني، بينما يحتاج المكثف الإلكتروني فقط إلى 0.4 كجم من النحاس.

3. مقارنة بالمكثف الكهرومغناطيسي التقليدي، فإن الدائرة الإلكترونية للمكثف لها معلمات إشعال ممتازة

※ قوة الإدخال إلى المصباح مستقرة، تغير قوة الإخراج للمكثف الإلكتروني أقل من 3٪، حتى مع تغير الجهد الرئيسي من 120 إلى 265 فولت. هذا مفيد لتطبيقات التي يوجد بها تذبذب كبير في الطاقة الرئيسية.

يوضح الشكل أدناه خصائص الحمل للإخراج للمكثف الإلكتروني لمصباح MH بقوة 150 واط.

من الشكل أعلاه، أثناء بدء تشغيل المصباح، يزداد جهد المصباح تدريجيًا ويقل التيار الكهربائي للمصباح. مع زيادة جهد المصباح، يزداد استهلاك الطاقة ثم يظل ثابتًا بعد أن يصل إلى قيمته المحددة.

بفضل استقرار استهلاك طاقة المصباح، نحصل على تأثيرين جيدين:

• استهلاك الطاقة المستقر يجعل لون المصباح أكثر ثباتًا.

• بناءً على خصائص مصباح HID، في مرحلة نهاية حياة مصباح HID، سيرتفع الفرق في الجهد داخل أنبوب المصباح تدريجيًا. خرج الكرة الكهرومغناطيسية التقليدية هو تيار مستمر، مما يؤدي إلى تغيير ضئيل في تيار المصباح، وهذا يسبب زيادة في استهلاك الطاقة. زيادة استهلاك الطاقة تزيد بدورها من الفرق في الجهد داخل أنبوب المصباح، وبالتالي فإن حياة المصباح ستنتهي بسرعة. لكن من الشكل أعلاه، إذا تم استخدام الكرة الإلكترونية، أثناء زيادة جهد المصباح تدريجيًا، سيتناقص أيضًا تيار المصباح تدريجيًا، ويبقى استهلاك الطاقة ثابتًا. لذلك، تكون حياة المصباح أطول.

• PF>0.99، سيزيد من كفاءة توريد الطاقة ويخفض التكلفة الإجمالية لتصميم وتثبيت خطوط النقل.

※ إجمالي الاضطراب التوافقي لموجة التيار (THD) ≤10% أقل من ذلك في البالست التقليدي الكهرومغناطيسي (THD ≥15%)، مما يمكن أن يقلل من التلوث للتيار الرئيسي.

※ نظرًا لأن البالست الإلكتروني يستخدم موجة تيار تردد عالي أو منخفض لإشعال المصباح، فإن قوة الإخراج الفوري للمصباح ثابتة. لا يوجد ارتجاج، وسيتم تحسين تأثير الإضاءة.

※ دائرة الإشعال الخاصة بمصباح HID تستخدم عادةً جهدًا عاليًا لإشعال المصباح. من الصعب تشغيل بعض المصابيح ذات الأداء البدء السيئ أو المصابيح التي تم تشغيلها لفترة من الوقت، خاصة عند بدء التشغيل الساخن. الدوائر التقليدية للإضاءة قد تسبب ظاهرة 'التوهج والانبعاث الكهربائي' ولا يمكن إشعال المصباح لفترة طويلة. هذا قد يضر بالقطب الكهربائي للمصباح ويقلل من عمر المصباح. المحول الإلكتروني الذي طورته شركتنا يمكن أن يتغلب على هذه العيوب. يستخدم نبضات متقطعة لإشعال المصباح ويتغلب على صعوبة البدء. بالإضافة إلى ذلك، عندما يحدث قصر في الدائرة الخرجية أو انقطاع في الدائرة الخرجية أو حدوث ارتفاع في درجة الحرارة، فإن المحول الإلكتروني لديه وظيفة حماية تلقائية. وبالتالي، فإنه يزيد من موثوقية جهاز الإضاءة مع المحول الإلكتروني.

4. يمكن للبالسترونيكي أن يقوم بعدة تحكمات تلقائية بسهولة، مثل التحكم الذكي لشدة الإضاءة بناءً على خصائص المصباح، نطاق التعتيم لمصباح الصوديوم هو 40-100٪ و50-100٪ لمصباح MH. فهو مطلوب في العديد من تطبيقات التحكم في توفير الطاقة للإضاءة.

هناك العديد من الطرق لتحقيق التحكم في الإضاءة لـ HID.

أ. اختبار إشارة الحركة باستخدام مستشعر تحت الأحمر، مثل استخدامه في السوبر ماركت، المستودعات، محطات الوقود والمساحات المخصصة لوقوف السيارات وما إلى ذلك.

ب. التحكم التلقائي في قوة المصباح باستخدام مستشعر الضوء، ويتم تفعيله بواسطة الضوء الطبيعي أو أي إشارة ضوئية أخرى لتحقيق التحكم التلقائي في قوة المصباح. ينطبق ذلك على الإضاءة في المكاتب، المصانع، المناجم، الزراعة وغيرها.

ج. التحكم الزمني لإضاءة الطرق، يتم تكوينه مع برامج مختلفة لتحقيق تغييرات في مخرجات اللامين خلال فترات زمنية مختلفة داخل اليوم (24 ساعة). يمكنه توفير طاقة كبيرة للإضاءة في الطرق، الشوارع، الأنفاق وما إلى ذلك.

د. التحكم في السطوع يدويًا: يمكن أيضًا التحكم في مصباح HPS أو MH على نطاق واسع عن طريق ضبط قوة دخل المصباح يدويًا لتحقيق تنظيم سلس ومتصالح.

٥. صغير، خفيف، وسهل التركيب

• بحث حول موثوقية الخازوق الإلكتروني

مع السرعة العالية جدًا لتطوير التقنية الإلكترونية، ازدادت جودة المكونات الإلكترونية باستمرار، وبالتالي تم ضمان موثوقية الخازوق الإلكتروني بشكل أساسي. لذلك، تم استبدال معظم دوائر الإشعال الخاصة بمصابيح الضوء والطاقة الموفرة بالخازوق الإلكتروني. من أجل استخدام الخازوق الإلكتروني لمصباح HID، يجب علينا تحسين موثوقية أداء الخازوق الإلكتروني ونسبة الأداء إلى السعر.

مقارنة مع مصباح ضوء الشمس ومصباح توفير الطاقة، فإن مصباح HID لديه عملية فيزيائية أكثر تعقيدًا، يجب أن نبذل قصارى جهدنا لفهم خصائص مصباح HID قبل تصميم دائرة موثوقة. على سبيل المثال مشكلة "الرنين الصوتي" لمصباح HID، والتي تسبب تشغيل غير مستقر للمصباح، وقد تؤدي حتى إلى إطفاء المصباح. لقد أخذنا بالاعتبار المشكلات التالية:

1) الحفاظ على استقرار القوة الخرج: استخدام تيار موجة مربعة لضمان الاستقرار في القوة الخرج، وإزالة "الرنين الصوتي".

2) حماية ذاتية لتشغيل غير طبيعي للبالسترونيك: عند حدوث قصر في الدائرة الخرج أو فتح الدائرة الخرج، أو ظهور عطل في المصباح أو ارتفاع درجة حرارة البيئة، يكون للبالسترونيك وظيفة حماية ذاتية.

3) معنى استقرار قوة الإخراج هو أن: أ) قوة إخراج المضخم لا تتغير بينما يتغير جهد الطاقة الرئيسية؛ ب) على الرغم من التغيير الكبير في قوة إدخال المصباح خلال فترات مختلفة من عمر مصباح HID بالكامل، فإن قوة إخراج المضخم لا تتغير.

4) اعتماد التبديل عند صفر الجهد ZVS والتبديل عند صفر التيار ZCS، يقلل بشكل كبير من ضغط الجهد أو التيار على المكونات الكهربائية.

5) السيطرة على ارتفاع درجة حرارة المنتج ضمن الحدود المحددة. وتصميم البنية الحرارية الداخلية للمضخم الإلكتروني. لقد اخترنا نوعًا من المواد ذات الإشعاع الحراري الحقيقي للتخلص من الحرارة الناتجة عن المضخم الإلكتروني.

• نسبة الأداء إلى التكلفة وآفاق التطبيق للمضخم الإلكتروني لمصباح HID

فقط بعد فهم القيمة التطبيقية، يمكن دمج المؤشر الاقتصادي وأهمية تحسين موثوقية مصباح HID لتحقيق شعبيته. على سبيل المثال، الجدول أدناه يوضح مقارنة بين المضخم التقليدي والمضخم الإلكتروني لمصباح الصوديوم بقوة 400 واط.

من ما ذكر أعلاه، يمكن توفير 204.00 يوان صيني كل عام، واسترداد 78% من التكلفة في نفس العام. الفائدة الاقتصادية المترابطة كبيرة بشكل ملحوظ.

الآن، هناك 4 مكونات رئيسية تحد من انتشار تطبيق مصابيح HID. الأول هو الموثوقية: يجب على المصمم التغلب تمامًا على الظواهر الصوتية الناتجة عن الرنين الموجود أثناء عملية بدء تشغيل المصباح. بالمقارنة مع دوائر خفض سطوع مصابيح الفلورسنت، فإن دوائر خفض سطوع مصابيح HID أكثر تعقيدًا، وكمية المكونات فيها أكبر بكثير من تلك الموجودة في دوائر خفض سطوع مصابيح الفلورسنت. لذلك، فإن احتمالية فشل المكونات أعلى بكثير. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من المصانع (أو الشركات) التي تصنع مصابيح HID باستخدام معايير مختلفة. وهذا يؤدي إلى عدم توافق المصابيح مع الخافض الإلكتروني، مما يقلل من كفاءة التطبيق. يجب على مصنعي الخافض الإلكتروني اختيار المكونات بعناية، وزيادة موثوقية المنتج. الثاني هو ظروف تشغيل الخافض الإلكتروني: يتطلب أن تكون درجة حرارة البيئة أقل من 55 ℃ ودرجة حرارة الغلاف أقل من 75℃، وذلك لضمان عمر الخافض الإلكتروني. لذلك، يحتاج إلى تصميم مبرد جيد للخافض الإلكتروني. الثالث هو التهوية للمخافض الإلكتروني ذي الطاقة العالية: إنه عامل مهم يؤثر على عمر الخافض الإلكتروني، ويحتاج إلى تصميم أفضل لدوائر الخافض الإلكتروني ذات الطاقة العالية المستخدمة. الأخير هو السعر: على الرغم من أن الفائدة الاقتصادية الإجمالية كبيرة، إلا أن الاستثمار الأولي مرتفع أيضًا، ومن الصعب قبول جميع العملاء له. وإذا زادت الموثوقية، سيزداد السعر أيضًا. نحن نعتقد أنه مع سرعة التطوير السريعة للتكنولوجيا الإلكترونية، سيتم حل المشكلات المذكورة واحدة تلو الأخرى، وسيصبح الخافض الإلكتروني لمصابيح HID، باعتباره منتج إنارة أخضر، مقبولًا بشكل شائع من قبل جميع العملاء.

ملخص قصير

يتميز مثبت المصباح HID الإلكتروني بمزايا مثل معامل الإشعال الجيد، والفائدة الاقتصادية العالية، وتقليل التلوث للشبكة الرئيسية. سيساهم ذلك بشكل كبير في تقدم مشروع الإضاءة الخضراء في الصين وهو خطوة فعالة لتحقيق هدف توفير 10% من الطاقة بأسرع وقت ممكن. لذلك، نعتقد أن نفس المثبت الإلكتروني المستخدم في المصابيح الموفرة للطاقة والمصابيح الشمسية سيُعمَّم بسرعة كبيرة. تظهر تطبيقات مصابيح HID الإلكترونية (المطورة من قبل شركتنا) في بعض مشاريع إنارة الطرق السريعة داخل وخارج البلاد أن المثبت الإلكتروني يتمتع ليس فقط بميزة توفير الطاقة بشكل كبير، ولكن أيضًا بعمر طويل.

المراجع:

1. مثبت إلكتروني لمصابيح HID بالموجات المربعة ذات التردد العالي لتجنب الرنين الصوتي

M. PonceAPEC 2001

2. <دليل جيب لمثبتات مصابيح الإضاءة عالية الكثافة> ADVANCE