HID лампи

Последни достижения в усъвършенстването на баластите и светлотехническите параметри на газоразрядните лампи с високо налягане

    Независимо от динамичния напредък на LED осветлението, газоразрядните лампи с високо налягане (High-Intensity Discharge Lamp - HID) и баластните технологии за тях продължават да се развиват. Производителите проектират и пускат на пазара HID лампи с по-висока енергийна ефективност и оптимизирани светлинни параметри, както и нови типове баласти с подобрени характеристики.

Съвременни HID баласти
Една от особеностите на газоразрядните лампи е, че запалването им се извършва при по-високо напрежение от необходимото за устойчиво горене на дъгата. Това налага създаване на специални условия за запалване - подаване на повишено напрежение със запални устройства, резонансни схеми на включване на лампите и др. Друга особеност е, че газоразрядните лампи работят с падаща волтамперна характеристика. За ограничаване на тока през лампата последователно във веригата, задължително се включва баластен елемент (обикновено дросел). В съвременните модели HID лампи се използват предимно електронни (eHID) баласти, които благодарение на развитието на интегралните схеми (ICs) за контрол вече притежават по-компактна конструкция и икономични показатели. Във функционалните им възможности е отстраняването на пулсациите на светлинния поток (липсва стробоскопичен ефект при наличие на машини с въртящи се детайли и лампата има меко и равномерно светене, което е по-комфортно за изпълнителя на зрителнатa задача), намаляване на системната мощност на комплекта дросел-лампа, удължаване на живота на лампите и стабилизиране на светлинния им поток по отношение на колебанията на мрежовото напрежение и др. Сред предимствата им е и снижаването на консумацията на електроенергия.

Осигурени са и различни видове защита срещу вътрешни и външни рискове за функционирането и дълготрайността на баласта. За електронните баласти днес е прието да се включва защита срещу прегряване на баласта (и осветителното тяло). Ако, поради някаква причина, баластът започне да се прегрява, защитното устройство срещу прегряване (обикновено заедно с проводниците на променливотоковото захранване) ще представлява една отворена верига и ще изключи баласта. Защитата срещу прегряване обикновено се осигурява посредством използването на един или два предпазителя на входа на линията на променливия ток. Защитата срещу свръхнапрежение се осигурява от едно защитно устройство срещу пренапрежение (SPD).

Подобрения са налице и в блока за корекция на фактора на мощността. Производителите на чипове сега осигуряват контролери за корекция на фактора на активната мощност, което е едно значително подобрение в конструкцията на баласта в сравнение с използването на един по-голям кондензатор, оразмерен за променлив ток, който да коригира само коефициента за отместване на мощността. С използването на корекцията на фактора на активната мощност в eHID баласти, потребността от реактивна мощност е много по-малка.

Възможности на DSPs в eHID баластите
Някои производители на еHID баласти се ориентират към използването на процесори за цифрова обработка на сигналите (DSPs) в своите конструкции цифрови eHID баласти.
Основното предимство при тях е, че контролът на баласта и лампата не е ограничен. При един аналогов баласт промяната на една контролна функция изисква промяна на физически компонент, което води до смяна на печатната платка. При цифровия баласт, който използва процесор за цифрова обработка на сигнали, промени в баласта и лампата могат да се правят чрез извършване на промяна в програмния код и след това презареждане на кода в баласта. Промените в кода могат да се извършват дори от разстояние, след като осветителните тела са монтирани в съоръжението на клиента.

В много случаи, процесорът за цифрова обработка на сигналите може да предвижда състоянията на входа на променливотоковата линия преди те да възникнат (или да станат твърде тежки) и да взима решения относно контрола на лампата и баласта.

Ключов пример е появата на спад на напрежението на входа на променливотоковата линия, което може да представлява достъчно ниско променливотоково напрежение, за да угаси лампата. Въпреки че не всяка характеристика на състояние на намалено променливотоково напрежение ще доведе до силен спад на напрежението или достатъчно продължително такова, за да накара една HID лампа да угасне, регулирането на контрола на баласта и лампата, когато напрежението на променливотоковата линия започне да пада, може да се използва, за да се поддържа лампата светеща, докато премине спадът на напрежението.

Когато се използва процесор за цифрова обработка на сигналите, баластът може да промени контрола на лампата за по-малко от няколко милионни части от секундата. Пример на подобрен контрол е определянето на оптималното напрежение на повторно запалване на HID лампата. Металхалогенните лампи обикновено изискват време за повторно запалване между 7 минути и 15 минути. При контрол с процесор за цифрова обработка на сигналите, времето за повторното запалване може да бъде динамично и специфично за установените температури на лампата и нейната обкръжаваща среда в момента, когато разрядът е угаснал. DSP баластите позволяват eHID баластите да достигнат кратки времена за повторно запалване, от порядъка на 2 минути. DSP контролът може да осигури стартово напрежение по-високо от 4 kV, ако е необходимо да постигне повторно запалване.

Друго предимство на използването на процесор за цифрова обработка на сигналите за осигуряване на интелигентен контрол на HID лампите са въможностите за димиране на лампите, които осигуряват по-голяма гъвкавост при управлението на осветлението. Най-често управлението на осветлението се извършва по ниво на естествената осветеност, като за целта се използва фотосензор, следящ осветеността на работните повърхности. Обикновено фотосензорът се закрепва на тавана и е защитен от светлината, която се излъчва от осветителите в помещението, благодарение на фокусирана по посока на прозореца оптична система. Ако измерената яркост от фотосензора не отговаря на необходимата естествена осветеност, към системата за управление на осветлението се подава сигнал за включване на няколко или на всички осветители в зависимост от нивото на естествена осветеност.

Повишаване на електромагнитната съвместимост
Електронните HID (eHID) баласти изискват по-високи нива на променлив ток от тези на електронните флуоресцентни баласти и енергоспестяващите лампи. При по-високи нива на тока са необходими по-големи филтри на електромагнитната интерференция за контрол на емисиите. Докато магнитните HID баласти трябва да бъдат по-големи за захранване на по-мощни лампи, налице е по-малка вариация в техните размери. Например, 400 W баласти са в общи линии с един и същ размер. Но са възможни и големи вариации в размера на eHID баластите от различни производители, което може да създаде проблем на проектантите и производителите на осветителни тела. В действителност някои eHID баласти са твърде големи, за да бъдат използвани в съществуващите конструкции на HID осветителни тела.

eHID баластите генерират високи нива на емисии, както и останалото оборудване за крайна експлоатация, захранвано по електронен път. Ако емисиите не се контролират, има вероятност крайните потребители да изпитат проблеми с електромагнитната интерференция (EMI) в своите съоръжения. Електронните баласти са известни, че причиняват множество EMI проблеми, но подобренията в устройствата, предназначени да осигурят контрол на електромагнитната интерференция, са намалили броя на EMI проблемите.

Светлотехнически параметри
В промишлените осветителни уредби широко разпространение намират два вида газоразрядни лампи - луминесцентните и металхалогенните лампи. Съвременният тип металхалогенни лампи са с керамична горелка, вместо с кварцова, и предлагат по-добри експлоатационни характеристики, т. е. по-добра стабилност на светлинния поток и на цветността на лампата. По правило, осветителите с металхалогенни лампи се използват в помещения с голяма височина. Техническите параметри на някои от тях включват среден живот до 24 000 часа и индекс на цветопредаване над 80. Предлагат се модели с мощност до 400 W, както и такива със светлинен поток до 41 000 lm. Приложение намират и луминесцентните лампи Т5 с диаметър на тръбата 16 мм. Функционират на принципа на тлеещ разряд в газова среда, наситена с живак в контакт с фосфоресциращ слой. Отличават се с добър индекс на цветопредаване (Ra >80) и висок светлинен добив. Средният им живот е 24 000 – 30 000 часа. Специалистите в бранша ги предпочитат пред осветителите тип „камбана”, тъй като при изграждането на осветителната уредба с луминесцентни осветителни тела Т5 се постига по-голяма равномерност на осветлението.

Подходящи за промишлено осветление са и Т8 луминесцентните лампи с триивичен луминофор, които са с добър индекс на цветопредаване Ra>80 и висок светлинен добив. Средният им живот е 20 000 часа, а икономически целесъобразният им живот - 16 000 часа. Лесното управление на светлинния им поток в широки граници (от 1 до 100%) ги прави предпочитан източник в осветителни уредби с регулиране на нивата на осветеност.