مقاله بالاست الکترونیکی چیست؟

[am in 25041]

در راستای بهینه سازی مصرف برق و با توجه به میزان استفاده از لامپهای فلورسنت (مهتابی) در سازمانها، ادارات و ساختمان ها که حجم عمده ای از مصرف را تشکیل می دهد و مشکلات و مضرات این نوع روشنایی که معمولا با استفاده از چک های القایی و استارتر انجام می شود، برآن شدیم تا با رفع این مشکلات گامی در جهت استفاده بهتر از انرژی الکتریکی و صرفه جویی در منابع مالی کشور برداریم.

 

شیوه عملکرد

 

آزمایشها نشان داده است که به عنوان مثال یک لامپ مهتابی باید طول عمری در حدود8000 ساعت داشته باشد یعنی در حدود 27 ماه اگر لامپ روزی 10 ساعت روشن باشد، ولی در عمل اکثر لامپهای مهتابی عمری بسیار کمتر از این میزان دارا هستند. باید توجه داشت که عامل اصلی در این نوع سوختن ها، تعداد دفعاتی است که لامپ روشن شده است و نه طول عمر استاندارد لامپ، این عامل را تعداد دفعات کلید زنی لامپ می نامند.

 

بالاستها از لحاظ نحوه روشن کردن لامپ به خانواده های مختلف تقسیم می گردند، بالاست القایی و بالاست الکترونیکی قدیمی در خانواده بالاست با استارت سریع قرار می گیرند. در این خانواده برای مدت زمان کوتاهی (در حد چند دهم ثانیه) فیلامانها گرم می شوند و سپس با اعمال ولتاژ بالا به دو سر لامپ، لامپ روشن می گردد. به علت زمان کوتاه و جریان ناکافی برای پیش گرمایش، این روشن شدن سریع، اثر بسیار بدی بر روی فیلامانهای لامپ خواهد گذاشت و سبب می گردد فیلامان لامپ سوخته و ریزش بنماید (سیاه شدگی دو سر لامپ بر اثر ریزش همین ماده است) و در نتیجه طول عمر کلیدزنی لامپ به نحو چشمگیری کاهش یابد. بنابراین لامپ دیگر قابل استفاده نمی باشد در حالیکه سایر اجزای لامپ (مانند گاز داخل لامپ، فسفر و ...) همچنان سالم و قابل استفاده می باشند.

 

بالاست الکترونیکی برای مدت زمانی در حدود 1 ثانیه، جریانی کافی و استاندارد از فیلامانهای لامپ عبور می دهد. این نوع پیش گرمایش سبب می گردد که فیلامان لامپ به حد کافی گرم شده و لامپ با ولتاژی کمتر از حالت قبلی راه اندازی شود. پیش گرمایش مناسب سبب می گردد که کمترین آسیب ممکن به فیلامانها وارد گردد و طول عمر کلیدزنی لامپ افزایش قابل توجهی یابد. با افزایش طول عمر کلیدزنی، لامپ می تواند به طول عمر روشنایی استاندارد خود دست یابد.

 

بالاستهای الکترونیک، از نوع بالاستهای الکترونیکی نسل جدید برای راه‌اندازی لامپهای فلورسنت (مهتابی) و فلورسنت فشرده (کم مصرف) می‌باشد. این نسل از بالاستها با توجه به مزایایی که درباره آنها سخن خواهیم گفت گزینه بسیار مناسبی برای جایگزینی با بالاستهای القایی (چوک و استارتر) و الکترونیکی نسل قدیم می‌باشد.

 

[am in 25041]

مزایای بالاست های الکترونیک

 

برتریهای کلی این دسته از بالاستها نسبت به فناوریهای پیشین را می‌توان چنین برشمرد:

 

کاهش مصرف انرژی: حذف و کاهش سه عامل Startup ، جریان القائی و گرما در چک و استارتر و خازن جبرانی باعث ذخیره انرژی بیش از 30% در مصرف برق و افزایش عمر لامپ مهتابی به مقدار بسیار قابل ملاحظه، گاهی چندین برابر در مقایسه با بالاست القایی می باشد.

 

راه اندازی نرم: ولتاژ راه‌اندازی اولیه در لامپهای تخلیه گازی بسیار بیشتر از ولتاژ کار عادی آنها می‌باشد. روشن کردن لامپ با اعمال فشار الکتریکی بالا همواره ممکن است اما این کار کاهش جدی عمر لامپ را در پی خواهد داشت، بالاست الکترونیک با استفاده از توانایی تغییر فرکانس، ولتاژ را کم‌کم افزایش داده و لامپ را با کمترین ولتاژ ممکن روشن می‌نماید.

 

تشخیص پایان عمر لامپ: این مدار دارای قابلیت تشخیص لامپ های پیر می باشد. پس از تشخیص پیری یک لامپ، بالاست لامپ را دوباره پیش گرمایش می نماید تا اثر پیری را جبران نماید. این امر کمک موثری به افزایش طول عمر لامپ می نماید.

 

شار نوری استاندارد : با توجه به لامپی که بالاست برای آن طراحی گردیده است، بالاست الکترونیکی لامپ را بنحوی روشن می نماید که شار نوری استاندارد از آن لامپ گرفته می شود. لامپهای تخلیه در گاز در فرکانسهای بالا دارای بهره نوری بیشتری نسبت به فرکانس 50 هرتز می باشند، بنابراین بالاست الکترونیکی به علت فرکانس کار بالاتر (60 کیلو هرتز) حداقل 10 % بهره وری در شار نوری ایجاد می نماید.

 

مدارات مجتمع: در طراحی و ساخت این بالاست از تکنولوژی مدارات مجتمع (IC ) استفاده گردیده است. این المان به ما این توانایی را می دهد تا بتوانیم بالاست الکترونیکی را برای شرایط مختلف به نحو موثری طراحی بنمائیم.

 

روشن کردن موازی چند لامپ: برای راحتی هر چه بیشتر مصرف کننده، انواع مختلف بالاست الکترونیکی می توانند یک تا چهار لامپ را به صورت موازی روشن نمایند. این امر سبب کاهش چشمگیر هزینه، زمان و احتمال خطای انسانی در زمان نصب می گردد.

 

خستگی چشم: ترانس های القایی به علت فرکانس کار پائین (50 هرتز)، چشم را اذیت میکنند و به اصطلاح اثرات استروبوسکوبیک دارند. این مشکل در ادارات و محیط های کاری دفتری در طولانی مدت باعث خستگی چشم، سردرد و پایین آمدن راندمان کاری می گردد، در حالیکه بالاست های الکترونیکی به علت فرکانس کار بالا (60000 هرتز) هیچ خستگی برای چشم نخواهند داشت.

 

نحوه روشن شدن: به علت اینکه ترانس های القایی دارای استارت سریع می باشند، طول عمر کلید زنی لامپ را به شدت کاهش می دهند (در حدود 2000 مرتبه) حال آنکه بالاست الکترونیکی با داشتن پیش گرمایش مناسب و استاندارد سبب افزایش عمر لامپ می گردد (در حدود 15000 مرتبه).

 

وزن زیاد: ترانس های القایی دارای وزن زیاد می باشند، در حالیکه بالاست الکترونیکی بسیار سبک می باشد. این کاهش وزن سبب کاهش وزن چراغ به طرز چشمگیری خواهد شد.

 

فیدبک: در بالاست الکترونیکی از قسمتهای مختلف بالاست فیدبک دریافت می گردد و با توجه به آن کنترل های لازم اعمال می گردد. همچنین از نقاط حساس مدار به نحو موثری محافظت می گردد. ترانس های القایی، هیچگونه فیدبکی از مدار دریافت نمی نمایند.

 

تلفات: ترانس های القایی تلفات بیشتری (در حدود 11- 10وات) نسبت به بالاست الکترونیکی دارند. از طرفی بالاست الکترونیکی به علت فرکانس کار بالاتر 10% بهره وری در شار نوری ایجاد می نماید. ( لامپ 36 وات را با حفظ شار نوری با 32 وات روشن می نماید).

 

نصب آسان: سعی گردیده است که طراحی بالاست الکترونیکی منطبق با نیاز مصرف کننده انجام شود، بنابراین انواع مختلف بالاست الکترونیکی توانایی روشن کردن مدارات از یک الی 4 لامپ را دارا می باشند. این امر سبب کاهش هزینه و زمان لازم برای سیم بندی چراغ می گردد.

 

ضریب توان: ضریب توان بالاست الکترونیکی کاملاً منطبق بر استاندارد IEC61000-2-3 می باشد، بنابراین استاندارد ضریب توان این بالاستها بیشتر از 95 درصد، در حدود 98 درصد می باشد.

 

هارمونیک ها: هارمونیکهای بالاست الکترونیکی کاملاً منطبق بر استاندارد IEC61000-2-3 می باشد. THD بالاست الکترونیکی کمتر از 15% (در حدود 9%) و هارمونیک سوم آن کمتر از 10% ( در حدود 8% ) می باشد.

[am in 25041]

تئوری عملکرد بالاست های الکترونیکی هوشمند

 

در بالاست های معمولی عوامل اصلی در ایجاد وزن و ابعاد زیاد، فرکانس جریان عبوری آنها می باشد چرا که کویل های القایی یا به عبارتی چکها طبق قانون فیزیکی (xl=2nfc) راکتانس آنها با فرکانس رابطه مستقیم دارد؛

 

پس میتوان نتیجه گرفت که در بار ثابت با بالا بردن فرکانس، امپدانس نیز بالا می رود. پس در صورت نیاز به امپدانس ثابت می توان حجم را کوچک نمود. در بالاست های معمولی جریان و امپدانس ثابت می باشد. حال اگر به طریقی فرکانس را بالا ببریم می توانیم ابعاد کویل را کوچکتر نماییم.

 

این همان تئوری و پایه ریزی جهت طراحی در بالاست های الکترونیک می باشد. جهت رسیدن به این نیاز ابتدا جریان را از ***** های ورودی عبور داده به بخش یکسو سازی وارد و توسط رکتیفایر یکسو کرده و پس از عبور از ***** های پایین گذر به جریان DC با اختلاف پتانسیل v31 دست می یابیم. این ولتاژ توسط بخش اسیلاتور که وظیفه تولید فرکانس KHz100 را به عهده دارد و مستقیماً با بخش قدرت در ارتباط می باشد سوئیچ میگردد که حاصل آن جریان خروجی با فرکانس KHz100 در پیک ولتاژ v310 است.

 

این نوع بالاست ها نیازی به استارتر؛ چک و خازن جریانی ندارد. نصب بسیار آسان و سریع از ویژگیهای این نوع بالاست ها است. بدلیل استفاده از قطعات خطی مانند ترانزیستور به جای ترانسفورمرها مقدار ریپل و هارمونیک از 88% به 5% تقلیل می یابد و در بالاست های هوشمند دیگر شاهد هوم و صدا نخواهیم بود و بدلیل نداشتن جریان اولیه startup مقدار توان مصرفی در دستگاه تا 20/1 کاهش پیدا میکند.

 

در بالاست های هوشمند ضریب قدرت (cosΦ) به 91% افزایش پیدا میکند که یکی از پارامتر های مهم می باشد. در بالاست های هوشمند دیگر شاهد حرارت نبوده و مقدار توان مصرفی را 30% کاهش میدهد. در بالاست های هوشمند بدلیل عدم تغییرات ورودی در شدت نور و عدم استفاده از چک و کاربرد رگولاسیون به مقدار غیر قابل تصور کنترل می گردد.

 

40% افزایش عمرلامپ از دیگر مزایای مهم بالاست هوشمند می باشد و درآخر حجم و وزن کم بالاست های الکترونیک به شرایط و مکان قرار گیری خاصی نیاز نداشته که این هم از دیگر مزایای این نوع بالاست محسوب می گردد.