Tillämpning av HID Elektronisk Ballast

Sammanfattning: Denna artikel redogör för principen och fördelarna med elektronisk ballast (nya gröna belysningsprodukter). Därefter introduceras den elektroniska ballast som utvecklats av vår företag, pekar på vissa problem som behöver tas hänsyn till i designprocessen. Och vissa praktiska problem måste lösas i framtiden.

Nyckelord: Grön belysning, elektronisk ballast för HID-lampa

I. Inledning

Eftersom elektroniska ballaster har fördelarna energisparande, liten, lätt och hög tillförlitlighet, används de allt vanligare tillsammans med kompakt fluorescentlampan, solbelysningslampor och integrerade lampor. Det har fått mycket god ekonomisk effekt och social effekt. Tillsammans med den kontinuerliga utvecklingen av elektroniktekniken har tillförlitligheten hos elektroniska komponenter också ökat, samtidigt som kostnaden minskat markant. Elektroniska ballaster kommer att bli en viktig del av grön belysnings teknik.

HID-lampa är en högeffektiv ljuskälla och används allmänt på den internationella marknaden. Förra året producerades 14 800 000 MH- & HPS-lampor endast i Kina. Dessutom, med ökningen av infrastrukturbyggen, kommer behovet av HID-lampor att öka varje år. Därför är det mycket viktigt att designa rimliga elektriska tillbehör för HID-lampan, och att använda elektronisk ballast är den bästa valen på grund av dess goda prestanda/kostnadsförhållande. Denna artikel introducerar de huvudsakliga tekniska karaktäristikerna och tillämpningarna av elektroniska ballaster, och diskuterar hur man kan sprida användningen av elektroniska ballaster för HID-lampor.

• Huvudsakliga fördelar med elektronisk ballast

  • Notabel energispar effekt:

※ Jämför med traditionell elektromagnetisk ballast under samma villkor och samma ljusstyrka, så kommer elektronisk ballast för HID-lampa att minska inmatningseffekten med mer än 10%, eftersom den elektroniska ballasten använder ström med hög eller låg frekvens och kvadratvågor för att tända lampan, vilket ger en hög systemljuseffektivitet.

※ Förlusten av den elektroniska ballasten som tillverkas av vår företag är låg, effektanvändningen för en 400 W elektronisk ballast kan nå 93% eller mer.

• Effektfaktorn är hög och kan uppnå 0.99, och det kommer att öka strömförsörjningens kapacitet och minska förlusten vid överföring av el från ett kraftverk.

• På grund av att elektronisk ballast har en stabil utgångs effekt (variationen av den elektroniska ballastens utgående effekt är mindre än ±3%, medans huvudspänningen ändras ±15%), under samma förhållanden kommer variationen av den traditionella elektromagnetiska ballastens utgående effekt att vara mer än 10%. Därför, för att uppfylla kraven på upplysning inom huvudspänningsvariationerna, baserar vi alltid designen av armaturen på spänningsvariationens nedre gräns (-10%). När armaturen körs vid normal spänning, kommer ingångsspänningen från huvudströmmen att vara 10% högre än armaturens nominella spänning, vilket kan orsaka lampan att överbelastas och minska dess livslängd. Men, detta problem uppstår inte om det är matchat med en elektronisk ballast, eftersom dess stabila utgående spänning gör att ingångsspänningen från huvudströmmen kan minskas med mer än 10%.

2. Kan spara mycket resurser

Det är välkänt att traditionell elektromagnetisk ballast behöver mycket siljärddräkt och lacktråd och förbrukar mycket av jordens begränsade resurser. Att använda elektronisk ballast minskar materialet som används. Till exempel, en 400 W CWA-ballast för MH-lampa behöver 2,0 kg koppar och 4,0 kg siljärddräkt, medan en elektronisk ballast endast behöver 0,4 kg koppar.

3. Jämfört med traditionell elektromagnetisk ballast har den elektroniska ballasten ett utmärkt tändningsparameter.

※ Lämpans inmatningseffektivitet är stabil, variationen av utgående effekt från elektronisk ballast är mindre än 3%, när nätspänningen ändras från 120 till 265 V. Detta är användbart vid tillämpningar med stora svängningar i nätströmmen.

Figur nedan visar lastegenskapen för elektronisk ballast för en 150 W MH-lampa.

Från figuren ovan, medan lampan startar, ökar spänningsläget på lampan och strömmen minskar alltmer. Tillsammans med ökningen av lampspänning, ökar lamp-effekten och sedan håller den konstant när den når sin nominalvärde.

Tack vare stabil lamp-effekt har vi två bra effekter:

• Stabil lamp-effekt gör att lampfärgen är mer konstant.

• Baseras på HID-lampens egenskaper, i den sena fasen av HID-lampan livslängd, kommer skillnaden i spänning inom lampglaset att stiga alltmer. Utdragningsmönstret för traditionell elektromagnetisk ballast är konstant-ström, där lampströmmen ändras mycket lite, vilket orsakar en ökning av lamp-effekten. Ökningen av lamp-effekten leder till en ytterligare ökning av spänningskillnaden inom lampglaset, därmed slutar lampan snabbt sitt liv. Men från figuren ovan, om elektronisk ballast används, när lampspänningen stiger alltmer, minskar lampströmmen också alltmer, därigenom håller lamp-effekten konstant. Därför blir lampan längre levande.

• PF>0.99, vilket kommer att öka effektiviteten av strömförsöringen och minska totala kostnaden för överföringslinjens design och installation.

※ Totalt harmonisk störning av strömwave (THD) ≤10% är mindre än hos traditionell elektromagnetisk ballast (THD ≥15%), vilket kan minska föroreningen av huvudströmmen.

※ Eftersom den elektroniska ballasten använder en hög- eller lågfrekvensström för att tända lampan, så är lampans ögonblickliga utmatningseffekt konstant. Det finns ingen flimmer, och det förbättrar belysningseffekten.

※ Tändkretsen för HID-lampen använder vanligtvis hög spänning för att tända lampan. Några lampor med dålig startprestanda eller lampor som har varit tända i någon tid är svåra att starta, särskilt vid varm start. Traditionell tändkrets tenderar enkelt att orsaka en ‘skinande bågeavlossning’ och kan inte tända lampan under lång tid. Det skadar lampelektroderna och minskar lampans livslängd. Elektroniska ballast som utvecklats av vår företag kan övervinna detta brister. Den använder intervallpulser för att tända lampan och övervinner startsvårigheterna. Samtidigt, när utgångskretsen kortsluts eller utgångskretsen öppnas, eller om överhettning inträffar, har den elektroniska ballasten en automatisk skyddsfunktion. Således ökar det pålitligheten hos belysningsinstallationen med elektronisk ballast.

4. Elektronisk ballast kan enkelt utföra många automatiska kontroller, till exempel intelligent kontroll av ljusstyrka baserat på lamputrustningens egenskaper. Dimningsomfånget för natriumlampor är 40-100% och 50-100% för MH-lampan. Detta krävs för många ljuskontrollapplikationer för energisparande.

Det finns många sätt att realisera HID-belysningkontroll.

a. Testa rörelse-signal med infrarödsensor, till exempel för supermarknad, lager, bensinstation och parkeringar etc.

b. Automatisk lampmaktskontroll använder ljussensor och aktiveras av naturligt ljus eller andra ljussignaler för att realisera automatisk kontroll av lampmakten. Det är lämpligt för belysning i kontor, fabriker, gruvarbeten, jordbruk och så vidare.

c. Tidsbaserad kontroll för vägbelysning, den konfigureras med olika program för att uppnå variationer i ljusflöde vid olika tider under en dag (24 timmar). Det kan spara mycket energi för belysning av vägar, gator, tunnlar och så vidare.

d. Dimning manuellt: En HPS- eller MH-lampa kan också kontrolleras över ett brett omfång genom att justera lamputmatningsenergin manuellt för att uppnå en jämn och kontinuerlig reglering.

5. Liten, lätt och praktisk installation

• Forskningsarbetet om pålitligheten för elektroniska ballaster

Tillsammans med den mycket snabba utvecklingen av elektroniktekniken har kvaliteten på elektroniska komponenter ständigt förbättrats, så att pålitligheten hos elektroniska ballaster faktiskt har säkrats. Därför har de flesta tändcirkuiterna för sol ljuslampan och energisparande lampan ersatts med elektroniska ballaster. För att använda elektroniska ballaster för HID-lampan måste vi förbättra pålitligheten och pris/prestanda-förhållandet för elektroniska ballaster.

Jämfört med sol ljuslampa och energisparande lampan har HID-lampan en mer komplex fysisk process. Vi måste göra vårt bästa för att förstå HID-lampans egenskaper innan vi utformar en pålitlig krets. Till exempel problemet med "Akustisk Resonans" hos HID-lampan, vilket orsakar instabilt fungerande under tändningsprocessen och kan till och med släcka lampan. Vi har tagit hänsyn till följande problem:

1) Behåll stabiliteten i utgående effekt: Använd en rektangelström för att säkerställa den stabila karaktären av utgående effekt och eliminera "Akustisk Resonans".

2) Självskydd vid felaktig drift av elektronisk strömförare: När utgående kretsen är kortsluten eller utgående kretsen är öppen, eller om det uppstår lampfel eller omgivningens överhettning, har elektronisk strömförare självskyddsfunktion.

3) Stabilitet i utmatningskraft betyder att: a) Utmatningskraften från ballasten ändras inte när huvudspänningsvolymen ändras; b) Tillsammans med den betydande förändringen av lamputrymmekraften under olika perioder av hela HID-lampanslaget ändras inte utmatningskraften från ballasten.

4) Använder nollspännesswitch (ZVS) och nollströmswitch (ZCS), vilket minskar spännings- eller strömspänning på effektkomponenterna avsevärt.

5) Behåller temperaturstigningen inom produkten inom förskrivna gränser. Och designar den inre termiska strukturen hos elektronisk ballast. Vi har valt en typ av verklig varmeledande material för värmeavledning av elektronisk ballast.

• Förhållandet mellan prestanda och kostnad samt tillämpningsutsikter för elektronisk ballast för HID-lampa

Endast efter att ha förstått tillämpningsvärdet, integrerar ekonomisk index och vikten av att höja tillförlitligheten hos HID-lampa, kan vi realisera populariteten av HID-lampa. Som ett exempel visar tabellen nedan jämförelsen mellan induktionsballast och elektronisk ballast för en 400W natriumlampa.

Av det nämnda ovan kan man spara 204,00 RMB varje år, få tillbaka 78% av kostnaderna samma år. Den sammanlagda ekonomiska fördelen är betydande.

Nu finns det 4 huvudsakliga faktorer som begränsar spridningen av HID-lampans tillämpning. Den första är pålitligheten: designern måste fullständigt övervinna fenomenet akustisk resonans som finns under startprocessen. Jämfört med strömbrytarkretsen för neonlampan är kretsen för HID-lampa mer komplex, och antalet komponenter är mycket större än för neonlampans strömbrytarkrets. Därför är sannolikheten för fel hos komponenterna mycket högre. Dessutom producerar många fabriker (eller företag) HID-lampar enligt olika standarder. Detta orsakar att lampan inte matchar med elektroniska strömbrytare och minskar även tillämpningsverkan. Tillverkaren av elektroniska strömbrytare måste välja komponenter noggrant och öka produkternas pålitlighet. Den andra faktorn är driftvillkoren för elektroniska strömbrytare: det krävs att omgivningstemperaturen är lägre än 55 ℃ och dess skaltemperatur är lägre än 75 ℃ för att säkerställa strömbrytarens livslängd. Därför behöver man utforma en bra värmespridare för elektroniska strömbrytare. Den tredje faktorn är värmeföring för högpresterande elektroniska strömbrytare: Det är en viktig faktor som påverkar strömbrytarens livslängd och väntar på en mer perfekt design av användbara högpresterande elektroniska strömbrytare. Den sista faktorn är priset: Trots att den totala ekonomiska nytan är betydande, så är den inledande investeringen också hög, vilket gör det svårt att få acceptans hos alla kunder. Och när pålitligheten ökar, kommer också priset att stiga. Vi tror att tillsammans med den snabba utvecklingen av elektroniktekniken kommer ovanstående problem att lösas ett efter ett, och HID-lampa elektroniska strömbrytare som en typ av grön belysningsprodukt kommer att få allmän acceptans.

Kort sammanfattning

HID-lampens elektroniska blyggnad har fördelarna att den har bra tändparametrar, hög ekonomisk nytta och minskar förstöringen av huvudnätet. Det kommer att främja gröna ljusprojekt i Kina på ett stort sätt och är en effektiv åtgärd för att uppnå målet att spara 10% energi så snabbt som möjligt. Därför tror vi att precis som den elektroniska blyggnaden för energisparande lampor och solbelysning kommer HID-lampans elektroniska blyggnad att spridas mycket snabbt. Användningen av HID-lampens elektroniska blyggnad (utvecklad av vår företag) i viss vägbelysningsinstallation på hemma- och utrikesmarknaden visar att elektroniska blyggnader inte bara har fördelen med betydande energibesparingar, utan också fördelen med lång livslängd.

Referenser:

1. Elektronisk blyggnad för HID-lampor med högfrekventa kvadratvågor för att undvika akustisk resonans

M. PonceAPEC 2001

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