Applicazione del Ballast Elettronico HID

Abstract: Questo articolo presenta il principio e i vantaggi del ballast elettronico (nuovi prodotti di illuminazione ecologica). Successivamente vengono illustrati i ballast elettronici sviluppati dalla nostra azienda, indicando alcuni problemi ai quali prestare attenzione durante il processo di progettazione. Alcuni problemi pratici devono essere risolti in futuro.

Parole chiave: Illuminazione verde, ballasto elettronico per lampada HID

I. Prefazione

Il ballasto elettronico offre vantaggi come il risparmio energetico, la piccola dimensione, il peso leggero e una alta affidabilità, ed è ampiamente utilizzato con le lampade al fluorescenza compatte, le lampade a luce solare e le lampade integrate. Ha ottenuto un ottimo effetto economico e sociale. Con lo sviluppo continuo della tecnica elettronica, l'affidabilità dei componenti elettronici è aumentata e i costi sono diminuiti notevolmente. Il ballasto elettronico sarà una parte importante dell'ingegneria di illuminazione verde.

La lampada HID è una fonte luminosa ad alta efficienza e viene ampiamente utilizzata nel mercato internazionale. L'anno scorso, solo in Cina sono state prodotte 14.800.000 lampade MH e HPS. Inoltre, con l'aumento della costruzione di infrastrutture, il fabbisogno annuo di lampade HID aumenterà anche in futuro. Pertanto, è molto importante progettare accessori elettrici adeguati per le lampade HID; l'utilizzo di un ballast elettronico è la scelta migliore grazie alla sua ottima relazione prestazioni/costo. Questo articolo presenterà le principali caratteristiche tecniche e le applicazioni del ballast elettronico, discutendo inoltre come promuovere l'applicazione del ballast elettronico per le lampade HID.

• Principali vantaggi del ballast elettronico

  • Effetto significativo di risparmio energetico:

※ Confronto con il tradizionale ballast elettromagnetico sotto le stesse condizioni e la stessa illuminanza, il ballast elettronico per lampada HID ridurrà il consumo di energia del 10% o più, poiché il ballast elettronico utilizza correnti ad alta o bassa frequenza e onde quadrate per accendere la lampada, migliorando l'efficacia luminosa del sistema.

※ La perdita del ballast elettronico prodotto dalla nostra azienda è bassa, l'efficienza del ballast elettronico da 400 W può raggiungere il 93% o più.

• Il fattore di potenza è alto e può raggiungere 0.99, aumentando la capacità di fornitura di energia e riducendo le perdite di trasmissione elettrica per una centrale elettrica.

• A causa del reattore elettronico che ha una potenza di uscita stabile (la variazione della potenza di uscita del reattore elettronico è inferiore a ±3%, mentre la tensione principale cambia di ±15%), sotto le stesse condizioni, la variazione della potenza di uscita del tradizionale reattore elettromagnetico sarà superiore al 10%. Pertanto, per soddisfare il requisito di illuminanza entro la variazione della tensione principale, progettiamo sempre l'illuminazione basandoci sul limite inferiore (-10%) della variazione di tensione. Quando l'illuminazione viene utilizzata a tensione normale, la tensione di ingresso dalla corrente principale sarà del 10% superiore alla tensione nominale dell'illuminazione, causando un sovraffardamento della lampada e riducendo la sua durata. Tuttavia, questo problema non si verifica se è abbinato a un reattore elettronico, grazie alla sua tensione di uscita stabile, la tensione di ingresso dalla corrente principale può essere ridotta di più del 10%.

2. Potrebbe risparmiare molte risorse

È noto che il tradizionale ballast elettromagnetico richiede molta acciaieria silicio e filo smaltato e consuma molte risorse limitate della Terra. L'adozione di un ballast elettronico ridurrà i materiali utilizzati. Per esempio, un ballast CWA da 400 W per lampade MH ha bisogno di 2,0 kg di rame e 4,0 kg di acciaieria silicio, mentre un ballast elettronico ne necessita solo 0,4 kg di rame.

3. A confronto con il tradizionale ballast elettromagnetico, il circuito del ballast elettronico ha eccellenti parametri di accensione

※ La potenza di ingresso alla lampada è stabile, la variazione della potenza di uscita del ballast elettronico è inferiore al 3%, mentre la tensione principale varia da 120 a 265 V. Questo è utile per le applicazioni con forti fluttuazioni della tensione di rete.

La figura sottostante mostra il carattere di carico in uscita del ballast elettronico per una lampada MH da 150 W.

Dal Fig sopra, durante l'avvio della lampada, la tensione della lampada aumenta gradualmente e la corrente della lampada diminuisce. Con l'aumento della tensione della lampada, il consumo di potenza aumenta e poi rimane costante dopo aver raggiunto il valore nominale.

Grazie alla potenza della lampada stabile, otteniamo due buoni effetti:

• La potenza della lampada stabile causa un colore della lampada più costante.

• In base alle caratteristiche delle lampade HID, nella fase finale della vita della lampada HID, la differenza di tensione all'interno del tubo si incrementerà gradualmente. La caratteristica di uscita dei tradizionali reattori elettromagnetici è a corrente costante, la corrente della lampada cambia molto poco, causando un aumento del consumo di potenza. L'aumento del consumo di potenza incrementa nuovamente la differenza di tensione all'interno del tubo, quindi la vita della lampada terminerà rapidamente. Ma dal Fig sopra, se si utilizza un reattore elettronico, mentre la tensione della lampada aumenta gradualmente, anche la corrente della lampada diminuisce gradualmente, mantenendo costante il consumo di potenza. Pertanto, la vita della lampada è più lunga.

• PF>0,99, aumenterà l'efficienza dell'alimentazione e ridurrà il costo totale della progettazione e dell'installazione della linea di trasmissione.

※ La distorsione armonica totale della corrente (THD) ≤10% è inferiore a quella dei tradizionali ballast elettromagnetici (THD ≥15%), il che ridurrà la contaminazione della rete elettrica principale.

※ Poiché il ballast elettronico utilizza una corrente ad alta o bassa frequenza per accendere la lampada, la potenza di uscita istantanea della lampada è costante. Non ci sono fluttuazioni di luce e ciò migliorerà l'effetto dell'illuminazione.

※ Il circuito di accensione della lampada HID utilizza generalmente una alta tensione per accendere la lampada. Alcune lampade con prestazioni di avvio scadenti o che sono state accese per un certo periodo di tempo sono difficili da avviare, soprattutto in condizioni di riaccensione calda. I circuiti di accensione tradizionali tendono facilmente a produrre un 'bagliore a causa del fenomeno di scarica ad arco' e non riescono ad accendere la lampada per un lungo periodo. Ciò danneggia gli elettrodi della lampada e riduce la sua durata. Il ballastro elettronico sviluppato dalla nostra azienda può superare questa debolezza. Adotta impulsi intermittenti per accendere la lampada, superando così le difficoltà di avvio. Nello stesso tempo, quando il circuito di uscita è in cortocircuito o aperto, o in caso di eccessivo surriscaldamento, il ballastro elettronico ha una funzione di protezione automatica. Quindi, aumenta la affidabilità dell'installazione luminosa con ballastro elettronico.

4. Il ballasto elettronico può eseguire molte auto-controllo facilmente, come il controllo intelligente dell'intensità luminosa, in base alle caratteristiche della lampada, la gamma di regolazione del lampo sodio è 40-100% e 50-100% per la lampada MH. È necessario per molte applicazioni di controllo dell'illuminazione risparmio energetico.

Esistono molti modi per realizzare il controllo dell'illuminazione HID

a. Test segnale corporeo tramite sensore a infrarossi, ad esempio per supermercati, magazzini, stazioni di rifornimento e parcheggi ecc.

b. Controllo automatico del potere della lampada utilizza un sensore di luce, e attivato dalla luce naturale o da altri segnali di luce per realizzare il controllo automatico del potere della lampada. È adatto per l'illuminazione degli uffici, delle fabbriche e delle miniere, dell'agricoltura e così via.

c. Controllo temporizzato per l'illuminazione stradale, è configurato con programmi diversi per realizzare le variazioni dell'uscita luminosa in periodi diversi all'interno di un giorno (24 ore). È in grado di risparmiare molta energia per l'illuminazione delle strade, delle strade, dei tunnel e così via.

d. Regolazione manuale: anche la lampada HPS o MH può essere controllata in un ampio intervallo regolando manualmente il potere di ingresso della lampada per ottenere una regolazione liscia e continua.

5. Piccolo, leggero e facile installazione

• Ricerca sulla affidabilità del ballasto elettronico

Con lo sviluppo molto rapido delle tecniche elettroniche, la qualità dei componenti elettronici è aumentata continuamente, quindi l'affidabilità del ballasto elettronico è stata sostanzialmente garantita. Pertanto, la maggior parte dei circuiti di accensione delle lampade a fluorescenza e delle lampade a risparmio energetico sono stati sostituiti con ballast elettronici. Per utilizzare il ballasto elettronico per le lampade HID, dobbiamo migliorare l'affidabilità e il rapporto prestazioni/prezzo del ballasto elettronico.

Confrontando con lampade a luce solare e lampade a risparmio energetico, la lampada HID ha un processo fisico più complesso. Dobbiamo fare del nostro meglio per comprendere le caratteristiche della lampada HID prima di progettare un circuito affidabile. Ad esempio, il problema di "Risonanza Acustica" della lampada HID, che causa un funzionamento instabile durante l'avvio, arrivando persino a spegnere la lampada. Abbiamo preso in considerazione i seguenti problemi:

1) Mantenere la stabilità del potere di uscita: Usare una corrente aonda quadra per garantire la stabilità del potere di uscita e eliminare la "Risonanza Acustica".

2) La protezione automatica durante il funzionamento anomalo del ballasto elettronico: Quando il circuito di uscita è in cortocircuito o il circuito di uscita è aperto, o in caso di malfunzionamento della lampada o temperatura ambiente eccessiva, il ballasto elettronico ha una funzione di protezione automatica.

3) La stabilità del potere di uscita significa che: a) Il potere di uscita della ballast non cambia mentre la tensione di alimentazione principale cambia; b) Assieme al cambiamento significativo del potere di ingresso della lampada in periodi diversi della vita intera della lampada HID, il potere di uscita della ballast non cambia.

4) Adotta lo switch a zero voltaggio ZVS e lo switch a zero corrente ZCS, diminuisce significativamente lo stress di voltaggio o corrente del componente di potenza.

5) Controlla l'aumento di temperatura del prodotto entro limiti prescritti. E progetta la struttura termica interna della ballast elettronica. Scegliamo un tipo di materiale realmente ad alta dissipazione per la dispersione del calore della ballast elettronica.

• Il rapporto tra prestazioni e costo e prospettive di applicazione per la ballast elettronica della lampada HID

Solo dopo aver compreso il valore dell'applicazione, integrando l'indice economico e l'importanza dell'aumento della affidabilità della lampada HID, possiamo realizzare la diffusione della lampada HID. Come esempio, la tabella sottostante mostra il confronto tra la ballast induttiva e la ballast elettronica per una lampada a sodio da 400W.

Dal sopra menzionato, si può risparmiare 204,00 RMB all'anno, recuperando il 78% del costo nello stesso anno. Il beneficio economico complessivo è significativo.

Ora, ci sono 4 ingredienti principali che limitano la diffusione dell'applicazione dei fari a HID. Il primo è la affidabilità: il progettista deve superare completamente i fenomeni di risonanza acustica presenti nel processo di avvio. A confronto con il circuito di reostato delle lampade al neon, il circuito di reostato delle lampade HID è più complesso, la quantità di componenti è molto maggiore rispetto a quella del circuito di reostato delle lampade al neon. Pertanto, la probabilità di guasto dei componenti è molto più alta. Inoltre, molte fabbriche (o aziende) producono lampade HID adottando standard diversi. Ciò causa incompatibilità tra le lampade e i reostati elettronici, riducendo l'efficacia dell'applicazione. I produttori di reostati elettronici devono scegliere i componenti con attenzione, aumentando la affidabilità del prodotto. Il secondo è la condizione di funzionamento del reostato elettronico: richiede una temperatura ambientale inferiore a 55 ℃ e una temperatura della sua carcassa inferiore a 75 ℃, al fine di garantire la durata del reostato elettronico. Quindi, è necessario progettare un buon dissipatore di calore per il reostato elettronico. Il terzo è la dissoluzione del calore per i reostati elettronici ad alta potenza: è un fattore importante che influisce sulla durata del reostato elettronico, e si attende un progetto più perfetto per i reostati elettronici ad alta potenza di tipo utilitario. L'ultimo è il prezzo: sebbene il beneficio economico complessivo sia significativo, ma l'investimento iniziale è anche alto, è difficile che venga ampiamente accettato da tutti i clienti. E con l'aumento della affidabilità, il prezzo aumenterà anche. Crediamo che con lo sviluppo rapido della tecnica elettronica, i problemi menzionati sopra verranno risolti uno dopo l'altro, e i reostati elettronici per lampade HID come prodotto di illuminazione verde verranno ampiamente accettati da tutti i clienti.

Breve riassunto

Il ballast elettronico per lampade HID ha i vantaggi di buoni parametri di accensione, alto beneficio economico e riduzione della contaminazione per la rete principale. Promuoverà notevolmente l'ingegneria dell'illuminazione verde in Cina ed è un passo efficace per raggiungere l'obiettivo di risparmiare il 10% di energia il prima possibile. Pertanto, crediamo che, allo stesso modo del ballast elettronico per le lampade a risparmio energetico e le lampade al neon, il ballast elettronico per le lampade HID verrà diffuso molto rapidamente. L'applicazione del ballast elettronico per lampade HID (sviluppato dalla nostra azienda) in alcuni progetti di illuminazione stradale sul mercato nazionale o internazionale mostra che il ballast elettronico non solo offre un significativo effetto di risparmio energetico, ma anche un lungo ciclo di vita.

Riferimenti:

1. Ballast Elettronico per Lampade HID con Onda Quadrata ad Alta Frequenza per Evitare Risonanze Acustiche

M. Ponce APEC 2001

2. <Guida Pratica sui Ballast per Lampade a Discesa Intensa> ADVANCE