Anvendelse af HID elektronisk ballast

Abstrakt: Denne artikel præsenterer principperne og fordelene ved elektroniske ballaster (nye grønne belysningsprodukter). Deretter beskrives den elektroniske ballast udviklet af vores virksomhed og angiver nogle problemstillinger, der skal tages i betragtning under designprocessen. Og nogle praktiske problemer skal løses i fremtiden.

Nøgleord: Grøn belysning, elektronisk ballast til HID-lampe

I. Indledning

Da elektroniske ballaster har fordele som energibesparelser, er de små og lette og har høj pålidelighed, anvendes de bredt sammen med kompakt fluorescenslampen, solbelysningslampen og integreret lampe. De har opnået en meget god økonomisk effekt og social effekt. Med udviklingen af elektronik teknikken fortsætter pålideligheden af elektroniske komponenter også med at stige, mens omkostningerne er blevet betydeligt reduceret. Elektroniske ballaster vil blive en vigtig del af grøn belysningsingeniørarbejde.

HID-lampe er en høj-effektiv lyskilde og bruges vidt om i den internationale marked. Sidste år producerede man alene i Kina 14,800,000 MH- & HPS-lamper. Desuden vil behovet for HID-lamper stige med de øgede infrastrukturinvesteringer. Derfor er det meget vigtigt at designe passende elektriske tilbehør til HID-lamper, og at anvende elektroniske ballaster er den bedste valg på grund af en god forholdstal mellem ydelse/pris. Denne artikel vil introducere de hovedsagelige tekniske karakteristika og anvendelser af elektroniske ballaster og drøfte hvordan man kan fremme anvendelsen af elektroniske ballaster til HID-lamper.

• Hovedfordeler ved elektroniske ballaster

  • Betegnende energibesparelser:

※ Sammenlign med traditionel elektromagnetisk ballast under samme forhold og samme lysstyrke. Den elektroniske ballast til HID-lampe vil mindske indtastningsstrømmen med mere end 10%, fordi den elektroniske ballast bruger strøm af høj eller lav frekvens og rektangelbølge til at tænd for lampen, hvilket giver et højt systemlysforbrug.

※ Tab for den elektroniske ballast fra vores virksomhed er lav. Effektiviteten af en 400 W elektronisk ballast kan nå op til 93% eller mere.

• Strømfaktoren er høj og kan nå op til 0,99, hvilket vil øge strømforsyningens kapacitet og mindske tabet ved overførsel af elektricitet fra en kraftværk.

• På grund af den elektroniske ballast har en stabil udgangsstrøm (variation af elektronisk ballast udgangsstrøm mindre end ±3%, mens hovedspændingen ændrer sig ±15%), vil variationen af den traditionelle elektromagnetiske ballast udgang under samme forhold være mere end 10%. Derfor, for at opfylde lyskravene inden for variationen i hovedspændingen, baserer vi os altid på det nedre grænseværdi (-10%) af spændingsvariationen ved design af armaturet. Når armaturet kører ved normal spænding, vil inkomne spænding fra hovedkraften være 10% mere end armaturernes nominelle spænding, hvilket kan føre til lampeoverbelastning og forkorte lampens levetid. Men dette problem vil ikke opstå, hvis der bruges en elektronisk ballast, da dens stabile udgangsspænding kan mindske inkomne spænding fra hovedkraften med mere end 10%.

2. Kan spare mange ressourcer

Det er velkendt, at den traditionelle elektromagnetiske ballast har brug for meget silkejern og lacktråd og forbruger meget af de begrænsede ressourcer på Jorden. Ved at anvende en elektronisk ballast vil materialets forbrug mindskes. For eksempel har en 400 W CWA ballast til MH-lampe brug for 2,0 kg kopper og 4,0 kg silkejern, mens en elektronisk ballast kun har brug for 0,4 kg kopper.

3. I sammenligning med den traditionelle elektromagnetiske ballast har den elektroniske ballastkreds fremragende tændingsparametre.

※ Lyskilden input effekt er stabil, variationen i effekten fra den elektroniske ballast output ligger under 3%, når hovedspændingen ændrer sig fra 120 til 265 V. Det er nyttigt ved anvendelse med store variationer i hovedeffekten.

Figur nedenfor viser lastegenskaberne for den elektroniske ballast til en 150 W MH-lampe.

Fra figuren ovenfor, mens lampen starter, øges lampe-spændingen og lampe-strømmen mindskes gradvist. Med stigningen i lampe-spændingen øges lampe-effekten, og den holder derefter konstant, når den når sin nominelle værdi.

Takket være stabil lampe-effekt har vi to gode virkninger:

• Stabil lampe-effekt gør lampefarven mere konstant.

• Basert på HID-lampe-karakteristikker, i den sidste fase af en HID-lampe levetid, vil forskellen i spænding inden for lamperøret øge gradvist. Udgangskarakteristika for traditionel elektromagnetisk ballast er konstant-strøm, hvor lampe-strømmen ændrer sig meget lidt, hvilket forårsager en stigning i lampe-effekten. Stigningen i lampe-effekten forøger igen spændingsforskellen inden for lamperøret, hvilket fører til, at lampelevetiden afsluttes hurtigt. Men fra figuren ovenfor, hvis der bruges elektronisk ballast, mens lampe-spændingen stiger gradvist, aftager lampe-strømmen også gradvist, og lampe-effekten holder konstant. Derfor er lampelevetiden længere.

• PF>0.99, hvilket vil forøge effektiviteten af strømforsyningen og mindske den totale omkostning ved overførselslinjens design og installation.

※ Total harmonisk forstyrrelse af strøm bølge (THD) ≤10% er mindre end den traditionelle elektromagnetiske ballast (THD ≥15%), det kan mindske forurening af hovedstrømmen.

※ På grund af at den elektroniske ballast bruger en høj- eller lavfrekvensbølgestrøm til at tændes, er lampeens øjeblikkelige udgangs effekt konstant. Der er ingen flimmer, og det vil forbedre belysningsvirkningen.

※ Tændingscirkussen for en HID-lampe bruger normalt høj spænding til at tænde lampen. Nogle lampetr med dårlig startydelse eller nogle, der har været tændt i længere tid, er svære at starte, især ved varm start. Tradtionelle tændingscirkusser udvikler let en ‘skin træk-ark udslag’ og kan ikke tænde lampen i lang tid. Dette skader lampeleletroderne og mindsker lampens levetid. Vores firma har udviklet en elektronisk ballast, der kan overvinde denne mangl. Den anvender intervall-pulser til at tænde lampen og overvinder startproblemerne. Samtidig har den elektroniske ballast en selvbeskyttelsesfunktion, når udgangscirkussen er kortsluttet eller åben, eller ved optrin af overvarme. Således øges pålideligheden af lyskøbet med elektronisk ballast.

4. Den elektroniske ballast kan udføre mange automatiske kontrolfunktioner nemt, såsom intelligent kontrol af lysstyrken, baseret på lampegenskaberne. Dimmingsområdet for natriumlampen er 40-100% og 50-100% for MH-lamper. Dette kræves til mange lyskontrolapplikationer til energibesparelser.

Der findes mange måder at gennemføre HID-lysningskontrol på.

a. Test kropssignal med infrarød sensor, f.eks. i supermarkeder, lagerlokaler, benzinstationer og parkeringspladser osv.

b. Automatisk kontrol af lampeeffekt ved hjælp af lysensor, aktiveret af naturligt lys eller andre lys-signaler for at realisere automatisk kontrol af lampeeffekten. Det er anvendeligt til lysning i kontorer, fabrikker, miner, landbrug osv.

c. Tidsbaseret kontrol af vejlysning, hvor der konfigureres forskellige programmer for at opnå variationer i luminous output på forskellige tidspunkter indenfor et døgn (24 timer). Det kan spare meget energi for veje, gader, tuneller osv.

d. Dimning manuelt: HPS eller MH-lampe kan også kontrolleres over et bredt omfang ved at justere lampens indgangsstrøm manuelt for at opnå en smooth og kontinuerlig regulering.

5. Lille, let og praktisk installation

• Forskningsarbejde om pålidelighed for elektroniske ballaster

Med den meget hurtige udvikling inden for elektronikken er kvaliteten af elektroniske komponenter konstant blevet forbedret, hvilket har sikret den grundlæggende pålidelighed af elektroniske ballaster. Derfor er de fleste tændkredse i solbelysningslamp og energibesparende lamp erstattet med elektroniske ballaster. For at bruge elektroniske ballaster til HID-lamper skal vi forbedre pålideligheden og pristagningsforholdet for elektroniske ballaster.

I forhold til sollyse-lampe og energibesparende lampe har HID-lampen en mere kompliceret fysisk proces. Vi skal gøre vores bedste for at forstå HID-lampeens egenskaber, før vi designer en pålidelig kreds. For eksempel problemet med 'Akustisk Resonans' hos HID-lampen, hvilket forårsager ustabil drift under startprocessen, og endda kan slukke lampen. Vi har taget følgende problemer i betragtning:

1) Varetage stabiliteten af output effekten: Brug af en rektangelformet strøm for at sikre den stabile karakter af output effekten og eliminere 'Akustisk Resonans'.

2) Selvbeskyttelse ved fejlagtig drift af elektronisk ballast: Når outputkredsen er kortsluttet eller outputkredsen er åben, eller ved optrin af lampefejl eller omgivelsernes overhede, har den elektroniske ballast en selvbeskyttelsesfunktion.

3) Stabilitet af output effekt betyder, at: a) Effekten fra ballasten ikke ændrer sig, når hovedeffekten på spændingen ændrer sig; b) Sammen med den betydelige ændring i lampeindgangseffekten i forskellige faser af hele HID-lamdens levetid, forbliver ballastens output effekt konstant.

4) Anvendelse af nulspændingskommuttering (ZVS) og nulstrømkommuttering (ZCS), reducerer spændings- eller strømstresset på effektkomponenterne betydeligt.

5) Kontroller produktets temperaturstigning inden for forskrifterne. Design den elektroniske ballasts indre termiske struktur. Vi har valgt en form for reel varmeafledningsmaterial til varmeafledning af den elektroniske ballast.

• Forholdet mellem ydelse og pris samt anvendelsespotentiale for elektronisk ballast til HID-lamper

Kun ved at forstå anvendelsesværdien, integrere økonomiske indeks og vigtigheden af at forbedre pålideligheden af HID-lamper, kan vi gennemføre populariseringen af HID-lamper. Som et eksempel viser tabellen nedenfor sammenligningen mellem inductance ballast og elektronisk ballast for en 400W natriumlampe.

Ud fra det nævnte ovenfor kan man spare 204,00 CNY hvert år, få 78% af omkostningerne tilbage samme år. Den forbundne økonomiske fordel er betydelig.

Nu findes der 4 hovedsagelige faktorer, der begrænser udbredelsen af HID-lampeanvendelser. Første er pålidelighed: designeren skal overvinde akustiske resonancefænomener, der opstår under startproces fuldstændig. I forhold til flerfunktionsskruelampens ballastkreds er HID-lampekredsen mere kompliceret, og antallet af komponenter er meget større end ved flerfunktionsskruelampens ballastkreds. Derfor er fejlsandsynligheden for komponenterne meget højere. Desuden producerer mange fabrikker (eller virksomheder) HID-lamper efter forskellige standarder. Dette fører til, at lampen ikke kan bruges sammen med elektroniske ballaster, hvilket reducerer anvendelseseffekten. Leverandørerne af elektroniske ballaster skal vælge komponenter strengt og forbedre produktets pålidelighed. Andet er driftsforholdene for elektroniske ballaster: det kræves, at omgivelsernes temperatur er under 55 ℃ og dets husestemperatur under 75℃ for at sikre ballastens levetid. Derfor skal der designes en god køler for elektroniske ballaster. Tredje er køling af højeforbrugs-elektroniske ballaster: Det er en vigtig faktor, der påvirker ballastens levetid, og vent på endnu bedre design af højeforbrugs-elektroniske ballaster af nyttighedsart. Sidste er prisen: Selvom den samlede økonomiske fordel er betydelig, er den initielle investering også høj, hvilket gør det vanskeligt for alle kunder at acceptere. Og med stigningen i pålideligheden vil prisen også stige. Vi tror, at med den meget hurtige udvikling inden for elektronik vil de ovennævnte problemer blive løst én efter én, og HID-lampeballaster som et slags grøn lysprodukt vil blive almindelig accepteret af alle kunder.

Kortfattet resumé

HID-lampe med elektronisk ballast har fordele som god tændingsparameter, høj økonomisk effekt og mindskelse af forurening af hovedstrømnets. Det vil styrke det grønne lysningsprojekt i Kina meget og er et effektivt skridt mod at opnå målet om energibesparelser på 10% så hurtigt som muligt. Derfor tror vi, at lige som den elektroniske ballast til besparelseslygter og sollyslygter vil den elektroniske ballast til HID-lamper også blive udbredt meget hurtigt. Anvendelsen af HID-lampelektronisk ballast (udviklet af vores virksomhed) i nogle vejelysprojekter på hjemme- og udlandsmarkedet viser, at ballasten ikke kun har fordelene ved betydelige energibesparelser, men også en lang levetid.

Referencer:

1. Elektronisk Ballast til HID-lamper med Højfrekvenskvadratbølge for at Undgå Akustisk Resonance

M. Ponce APEC 2001

2. < Pocket Guide to High Intensity Discharge Lamp Ballasts> ADVANCE