HID-sähköisen ballastin käyttö

Tiivistelmä: Tässä artikkelissa esitellään sähköisen ballastin periaate ja edut (uudet vihreät valaistustuotteet). Sen jälkeen esittelemme yhtiömme kehittämän sähköisen ballastin, jossa mainitaan joitakin suunnitteluvaiheessa huomioon otettavia ongelmia. Joitakin käytännön ongelmia täytyy ratkaista tulevaisuudessa.

Avainsanat: Vihreä valaistus, elektroninen ballasti HID-lampolle

I. Esipuhe

Elektroniselle ballastille on edut energiansäästöllisyydessä, pienessä kokoon, kevyeydessä ja korkeassa luotettavuudessa, mikä tekee siitä laajalti käytetyn kompaktoliian, aurinko-valaisimen ja integroituun valaisimeen sopivan. Se on tuottanut erinomaisia taloudellisia ja yhteiskunnallisia hyötyjä. Yhdessä elektronisten teknologioiden jatkuvasti kehittyessä myös elektronisten komponenttien luotettavuus on kasvanut ja hinta alennettu huomattavasti. Elektroninen ballasti tulee olemaan vihreän valaistusprojektin tärkeä osa.

HID-lamppu on korkeatehokas valaistuslähde ja se on laajalti hyväksytty kansainvälisellä markkinoilla. Viime vuonna Kiinassa tuotettiin vain MH & HPS -lamppuja 14 800 000 kappaletta. Lisäksi infrastruktuurin kehittymisen myötä HID-lamppujen tarve kasvattakin vuosittain. Siksi on erittäin tärkeää suunnitella kohtuulliset sähköiset lisävarusteet HID-lamppuihin, ja elektroninen ballasti on paras valinta hyvässä suorituskyky/hinta-suhdessa. Tässä artikkelissa esitellään elektronisen ballastin pääasiallisia teknisiä ominaisuuksia ja sovelluksia sekä keskustellaan siitä, miten elektronisten ballastien käyttö voidaan levittää HID-lamppujen kanssa.

• Elektronisen ballastin pääasialliset edut

  • Huomattava energiansäästö:

※ Vertaillaan samankaltaisissa olosuhteissa ja samalla valokevyydellä perinteiseen elektromagneettiseen ballasti nähden, kaasulampun elektroninen ballasti vähentää syötetyn voiman yli 10%, koska elektroninen ballasti käyttää korkean tai matalan taajuuden nykrysäätä sekä neliöaalloja lamppujen allastamiseksi, mikä parantaa järjestelmän valo-tekohitelmia.

※ Meidän yrityksen tuottama elektroninen ballasti aiheuttaa vähän menetyksiä, 400 W:n elektronisen ballastin tehokkuus voi saavuttaa 93 %:n tai enemmän.

• Voimakertoimen on korkea ja se voi saavuttaa 0,99:a, mikä lisää virtalähteen kyvyt ja vähentää sähkön siirtomenetyksiä voimalossa.

• Sähköisen ballastin vakionaisen tulostusvoiman (sähköisten ballastien tulostusvoiman vaihtelu on alle ±3%, kun pääjännite muuttuu ±15%), samoin tilanteessa kuin perinteisten sähkömagneettisten ballastien tulostusvoiman vaihtelu ylittää 10%. Siksi, jotta valaistusvaatimukset täyttyvät pääjännitteen vaihteluiden sisällä, valaisimet suunnitellaan aina jännitteen alarajan (-10%) mukaan. Kun valaistin toimii normaalijännitteellä, pääjännitteestä tulee 10% enemmän kuin valaistimen nominijännite, mikä aiheuttaa lampun ylikuormituksen ja lyhentää sen elinikää. Mutta tätä ongelmaa ei esiinny, jos se on yhdistetty sähköiseen ballastiin, koska sen vakio noston jännite voi laskea yli 10%.

2. Voi säästää paljon resursseja

On hyvin tunnettu, että perinteinen elektromagneettinen ballasti vaatii paljon silijakautta ja pölytynkätä ja se vie paljon Maan rajallisten resurssien. Elektronisen ballastin käyttö vähentää materiaalien kuljetusta. Esimerkiksi 400 W CWA ballasti MH-lampolle tarvitsee 2,0 kg kuparia ja 4,0 kg silijakautta, kun taas elektroninen ballasti tarvitsee vain 0,4 kg kuparia.

3. Vertailuna perinteiseen elektromagneettiseen ballastiin, elektroninen ballasti sisältää erinomaiset syttyväparametrit.

※ Lampun syöttövoima on vakaa, elektronisen ballastin tulovoiman vaihtelu on alle 3 %, kun pääjännite muuttuu 120:sta 265 V:een. Se on hyödyllistä suurille vaihteluille päävoimassa.

Alla oleva kuva näyttää elektronisen ballastin tulovaaran latausmerkin 150 W MH-lampolle.

Yllä olevasta kuviosta nähdään, että kun lamppu käynnistyy, lamppujännite kasvaa ja lamppuvirta vähenee vähitellen. Samalla kun lamppujännite kasvaa, lamppulaitteen teho kasvaa ja pysyy vakiona, kun se saavuttaa nominarvoonsa.

Stabiilin lampputehon ansiosta saamme kaksi hyötyä:

• Stabiili lampputeho tekee lamputaivaan vakaammaksi.

• HID-lamppujen ominaisuuksien perusteella HID-lamppujen elinkaaren lopussa jänniteero lamputyssissä kasvaa vähitellen. Perinteisen elektromagneettisen ballastin tulosteen ominaisuus on vakiovirta, jossa lamppuvirta muuttuu hyvin vähän, mikä aiheuttaa lampputehon kasvun. Lampputehon kasvu puolestaan lisää jänniteerota lamputyssissä, mikä johtaa siihen, että lammun elinikä päättymiseen menee nopeasti. Yllä olevasta kuvasta nähdään, että jos käytetään elektronista ballastia, kun lamppujännite kasvaa vähitellen, myös lamppuvirta vähenee vähitellen ja lampputeho pysyy vakiona. Siksi lammun elinikä on pidempi.

• PF>0,99, se parantaa virtatoimituksen tehokkuutta ja vähentää kustannuksia siirtovirran suunnittelusta ja asennuksesta.

※ Virran harmoninen häiriö (THD) ≤10% on pienempi kuin perinteisessä elektromagnetisessa ballastissa (THD ≥15%), mikä vähentää päävirta-häiriöitä.

※ Koska elektroninen ballasti käyttää korkean tai matalan taajuuden virtaa lamppujen sytyttämiseen, lammen hetkellinen ulostulo on vakio. Siis ei ole vilkkumista, ja se parantaa valaistuksen vaikutusta.

※ HID-lampin syttymispiiri käyttää yleensä korkeaa jännitettä lampin syttämiseen. Joitain huonosti toimivia lampuja tai joitain niitä, jotka ovat olleet päällä jonkin aikaa, on vaikea käynnistää, erityisesti kuumassa käynnistyksessä. Perinteinen valaistuspiiri tuottaa helposti 'haihtumisen arkka-arkaus' -ilmiön, joka ei kykene syttämään lampua pitkään. Tämä vahingoittaa lampun elektrodeja ja lyhentää sen elinaikaa. Meidän yrityksen kehittämä sähköinen ballasti voi ylittää tämän puutteen. Se käyttää väliyhdistelmäpulssien systeemiä lampun syttämiseksi ja ratkaisee käynnistysongelman. Samalla, jos ulostulopiiri lyhytyy tai ulostulopiiri avautuu tai ilmestyy liian kuuma tilanne, sähköinen ballasti sisältää automaattisen suojatoiminnon. Näin se parantaa valaistuslaite-sähköisen ballastin luotettavuutta.

4. Elektroniikka-kaistasta voidaan helposti suorittaa monia automaattisia ohjaustoimintoja, kuten valon voimakkuuden älykkään ohjaamisen, joka perustuu lamppun ominaisuuksiin. Natriumlamppujen heijaritila on 40-100 % ja MH-lamppujen 50-100 %. Se vaaditaan monissa valaistuksen hallinnan energiansäästösovelluksissa.

HID-valaistuksen hallinta voidaan toteuttaa monella eri tavalla.

a. Liikenne-ilmoituksen testaus infrapunasensorilla, esimerkiksi supermarketeille, varastoille, bensiinipumpeille ja parkkipaikoille jne.

b. Lamppujen teho-ohjaus käyttää valosensoria ja aktivoituu luonnollisen valon tai muiden valo-signaalien perusteella, mikä mahdollistaa lamppujen tehon automaattisen ohjaamisen. Se sopii toimisto-, tehdas-, kaivos-, maatalousvalaistuksen yms. sovelluksiin.

c. Ajastettu ohjaus tienvalaistukselle, jossa on erilaisia ohjelmia eri ajanjaksojen lohkon tuotannon muuttamiseksi yhden päivän (24 tuntia) aikana. Se säästää merkittävästi energiaa tieliikenteen, katujen ja tunnelien valaistuksessa.

dimmaus käsin: HPS- tai MH-valo voidaan myös ohjata laajalla alueella säätämällä valon syöttövoimaa käsin saavuttaaksesi sujuvan ja jatkuvan säätöksen.

5. Pieni, kevyt ja helpo asennus

• Tutkimus elektronisen ballastin luotettavuudesta

Yhdessä elektronisen tekniikan nopeasti kehittyneen kehityksen kanssa elektronisten komponenttien laatu on jatkuvasti parantunut, joten elektronisen ballastin luotettavuus on perusteltu olennaisesti. Siksi useimmat päällistyspiirikset aurinkovalojen ja säästövalojen paikoista on korvattu elektroonisilla ballasteilla. Elektronisen ballastin käyttämiseksi HID-valossa meidän on parannettava elektronisen ballastin luotettavuutta ja suorituskykyä/hintaa.

Vertailetaan aurinko-valo-lamppuun ja säästölamppuun, HID-lamppuella on monimutkaisempi fysiikka. Meidän täytyy ymmärtää HID-lamppun ominaisuuksia ennen kuin suunnittelemme luotettavan piiristön. Esimerkiksi "Ääniresonanssi"-ongelma HID-lamppussa aiheuttaa lamppun käynnistysprosessin epävakaan toiminnan, jopa sammuttaa lamppun. Olemme huomioineet seuraavat ongelmat:

1) Varmista tulosteen voiman vakaus: Käytä neliöaaltovirtaa varmistaaksesi tulosteen voiman vakaumuksen ja poista "Ääniresonanssi".

2) Sähköisen ballastin poikkeuskuormituksen itsesuojaus: Kun tuloste pyssyy tai tuloste avautuu, tai ilmenee lamppun vika tai ympäristön liian korkea lämpötila, sähköinen ballastiillinen on itsesuojattu.

3) Tulosteen vakaumuksen tarkoittaa, että: a) Tasapainottimen tulostavoitus ei muutu kun päävirta jännite muuttuu; b) Yhdessä merkittävän muutoksen kanssa eri vaiheissa koko HID-lampin elinkaarella, tasapainottimen tulostavoitus ei muutu.

4) Hyväksy nolla jännitekytkentä ZVS ja nolla virta kytkentä ZCS, laske virta- tai jännitepaineen merkittävästi voimakomponenteista.

5) Ohjaa tuotteen lämpötilan nousemisen sisällä määrätyn rajan. Suunnittele elektronisen tasapainottimen sisäinen termorakenne. Valitsemme yhden todellisen lämpövaluma aineen elektronisen tasapainottimen lämpönsiirtoon.

• Suorituskyvyn ja kustannuksen suhde sekä soveltamisen tulevaisuusprosessori HID-lamppujen elektronisille tasapainottimille

Vastaan vain ymmärtämisen jälkeen soveltamisen arvon, integroi taloudellisen indeksin ja merkityksen luotettavuuden lisäämiselle HID-lampin, voidaan toteuttaa suosion leviäminen HID-lampien keskuudessa. Esimerkkinä alla oleva taulukko vertaa induktiivista tasapainottimia elektronisiin tasapainottimiin 400W sodalampille.

Mainitusta yllä olevasta voi säästää 204,00 RMB joka vuosi, samana vuonna saadaan takaisin 78% kustannuksista. Yhdistetty taloudellinen hyöty on merkittävä.

Nyt on 4 pääasiallista tekijää, jotka rajoittavat HID-valojen soveltamisen leviämistä. Ensimmäinen on luotettavuus: suunnittelija täytyy varmistaa, että hälytysprosessissa esiintyvä akustinen resonanssi poistetaan täysin. Vertailuna fluoresenssivalojen ballastiin-korkealla, HID-valojen ballastikolmius on monimutkaisempi ja sen komponenttien määrä on paljon suurempi kuin fluoresenssivalojen ballastikolmiossa. Siksi komponenttien epäonnistumisen todennäköisyys on huomattavasti korkeampi. Lisäksi monet tehtaat (tai yritykset) valmistavat HID-valoja eri standardilla. Tämä johtaa siihen, että valot eivät ole yhteensopivia elektronisten ballastien kanssa, mikä heikentää käyttövaikutusta. Elektronisten ballastien valmistajien täytyy valita komponentteja tiukasti ja parantaa tuotteiden luotettavuutta. Toiseksi elektronisten ballastien toimintaoloja: niiden vaaditaan pysymään ympäristön lämpötilassa alle 55 ℃ ja kuoren lämpötilassa alle 75 ℃, jotta voidaan taata elektronisten ballastien elinajan. Siksi elektronisille ballasteille on suunniteltava tehokas jäähdytysjärjestelmä. Kolmanneksi korkeamman teho-asteen elektronisten ballastien jäähdytys: se on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa elektronisten ballastien elinajalle, ja odotetaan parempia suunnitelmia käytännöllisiin korkeatehokkuudellisiin elektronisiin ballasteihin. Viimeinen tekijä on hinta: vaikka kokonaisvaikutus taloudellisesti on merkittävä, ensimmäinen investointi on myös korkea, mikä vaikeuttaa sen hyväksymistä kaikilla asiakkailla. Lisäksi, kun luotettavuus paranee, hinnat nousevat. Uskomme, että elektronisen teknologian nopeasti kehittyessä mainitut ongelmat ratkaistaan yksi kerrallaan, ja HID-valojen elektroniset ballastit, joita pidetään vihreänä valaistusproduktina, saavat laajasti hyväksynnän kaikkilta asiakkailt.

Lyhyt yhteenveto

HID-lamppujen elektroninen ballasti tarjoaa edut, kuten hyviä syttymisparametreja, korkeaa taloudellista hyötyä ja vähentää saastuttamista päävirtaan. Se edistää merkittävästi vihreän valaistuksen kehitystä Kiinassa ja on tehokas askel energian säästämisen 10 %:n tavoitteeseen mahdollisimman nopeasti. Siksi uskomme, että samaan tapaan kuin energiansäästölamppujen ja aurinkovalojen elektroniset ballastit, niin myös HID-lamppujen elektroniset ballastit levittäytyvät nopeasti. Joissakin kotimaisten tai ulkomaiden moottoritien valaistusprojekteissa (kehittyneet yrityksessämme) HID-lamppujen elektroniset ballastit osoittavat, että ne eivät vain säästä energiassa merkittävästi, vaan niillä on myös pitkä elinikä.

Lähteet:

1. Elektroninen ballasti HID-lampuille korkealla taajuudella neliöaalloilla välttää ääniresonansseja

M. PonceAPEC 2001

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