Особенности конструкции светильников с разрядными лампами
Газоразрядные источники света, такие как люминесцентные лампы ( Philips, Pila) , металлогалогенные , натриевые или ртутные , представляют собой сложные электротехнические приборы, и для их работы от стандартной сети переменного тока требуется согласующее устройство, называемое пускорегулирующим аппаратом (ПРА).
К основным функциям ПРА можно отнести зажигание разрядной лампы, установление рабочих характеристик, обеспечение устойчивой работы лампы. Последнее реализуется применением в ПРА токоограничивающего элемента – балласта.
Самой простой схемой зажигания и питания, например, люминесцентной лампы является схема с индуктивным (электромагнитным или просто магнитным) балластом и стартером тлеющего разряда:
Сетевого напряжения недостаточно для электрического пробоя газового столба в колбе лампы, но хватает для реализации тлеющего разряда в стартере. Протекающий через контакты биметаллической пластины стартера ток разогревает ее, и контакты размыкаются. Резкий спад тока в цепи до нуля вызывает в катушке индуктивности электродвижущую силу самоиндукции большой величины. В результате к электродам лампы оказывается приложенным высокое напряжение: 0,7 – 1,2 кВ, и лампа зажигается. В дальнейшем балласт обеспечивает стабилизацию тока в цепи.
Наличие индуктивности в электрической цепи светильника вызывает сдвиг фаз между протекающим током и приложенным напряжением, и как следствие – появление реактивной мощности. Для снижения токовой нагрузки в сети питания в электрическую цепь светильника вводится реактивное сопротивление, противоположное по знаку индуктивности, – электрическая емкость, или конденсатор, повышающий коэффициент мощности (cos φ) светильника:
Действующий стандарт на все виды светильников – ГОСТ Р МЭК 60598-1-2003 «Светильники. Общие требования и методы испытаний» – не предписывает в обязательном порядке принимать меры по компенсации реактивной мощности, потребляемой светильником.
Включенный параллельно сетевым зажимам конденсатор не только приводит к почти двойному уменьшению тока в питающих проводах, но и препятствует проникновению в сеть гармонических составляющих тока и тем более помех радиодиапазона, возникающих в цепи светильника из-за нелинейности вольтамперной характеристики светового прибора.
Простота приведенной схемы управления работой разрядной лампы, как и следовало ожидать, вызывает тем не менее целый ряд нежелательных явлений, возникающих при эксплуатации светильника.
Во-первых, это дополнительный к мощности лампы расход электроэнергии, связанный с внесением балластом в электрическую цепь активных потерь (конечное сопротивление провода обмотки, перемагничивание сердечника, вихревые токи). Суммарные потери электроэнергии (в виде тепла) могут достигать 30% мощности самой лампы. Следствием значительного нагрева балласта является и тяжелый тепловой режим самого светильника.
Во-вторых, это сохранение пульсации светового потока светильника на уровне пульсации светового потока лампы.
Далее, воспроизводимый светильником акустический шум балласта, вызванный его механическими колебаниями вследствие перемагничивания сердечника катушки и взаимодействия составляющих его пластин.
Нельзя не отметить и увеличенную массу светильника, а также недостаточную надежность стартерной схемы зажигания, особенно при низких температурах окружающей среды. В светильниках с ГЛВД последний из отмеченных недостатков отсутствует, т.к. зажигание ламп осуществляется электронным импульсным зажигающим устройством, устойчиво работающим и при температуре -35°С. Однако эти светильники в свою очередь обладают таким отрицательным показателем, как вызываемая ими после включения вплоть до полного разгорания лампы перегрузка питающей сети из-за больших пусковых токов самой ГЛВД.
К положительным характеристикам схемы с электромагнитным балластом (дросселем ) можно, наверное, отнести нечувствительность дросселя и к низким, и к повышенным температурам окружающей среды.
От всех вышеперечисленных недостатков можно освободиться, применив не электромагнитный, а так называемый электронный балласт или, точнее, электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА), т.к. в этом балласте предусмотрены такие функции, как зажигание лампы, стабилизация тока, компенсация реактивной мощности, фильтрация поставляемых в сеть помех и фактическая ликвидация пульсаций светового потока.
В светильниках с ГЛВД электронный балласт «принимает» пусковой ток лампы на себя, нагружая питающую сеть только током номинального режима лампы.
Не приходится в этом случае говорить и об акустическом шуме или устойчивости зажигания люминесцентных ламп при низких температурах – существующие ЭПРА обеспечивают 100%-ное зажигание ламп даже при температуре -25°С. Но вот верхнее значение температуры окружающей среды, при которой гарантируется функционирование электронного балласта, ограничивается пока в большинстве случаев 50°С. Срок службы электронного балласта, анонсированный изготовителями как функция температуры в характерной точке его корпуса, иллюстрируется следующей диаграммой:
Следует отметить еще одну возможность, предоставляемую ЭПРА в светильниках с разрядными лампами, – это управление их световым потоком, что позволяет динамично изменять световую обстановку, ориентируясь на конкретные потребности, а также приводит к дополнительной экономии электроэнергии, расходуемой на освещение.
В целом ЭПРА можно разделить на три типа:
Стандарт – ЭПРА, не позволяющий регулировать световой поток лампы ни в какой мере.
Регулируемый 1–10 В – ЭПРА с аналоговым протоколом регулирования светового потока, управление происходит путем изменения нагрузки на управляющих контактах электронного балласта с помощью диммера; световой поток регулируется в диапазоне 1–100%.
Регулируемый DALI – ЭПРА с цифровым протоколом регулирования, позволяет изменять световой поток в диапазоне 1–100%; также возможно создавать запрограммированные сцены освещения. С помощью протокола DALI осветительные приборы могут интегрироваться в систему «умный дом».
Все осветительные приборы, производимые компанией « Световые Технологии », за редким исключением могут быть укомплектованы любым видом электронных балластов. При этом компания отдает предпочтение электронным балластам с так называемым «теплым стартом», при котором осуществляется предварительный подогрев электродов лампы. Преимущества таких балластов в сравнении с ЭПРА «холодного старта» заключаются в их вдвое большем сроке службы (~50000 часов), возможности запуска ламп при меньших температурах окружающей среды (~ -25°C), меньших вносимых потерях (индекс EEI – A2), сохранении анонсированного изготовителем срока службы лампы при частых включениях/выключениях светильника.
<
|
