Przemysłw TABAKA Politechnik Łódzk, Instytut Elektroenergetyki doi:10.15199/48.2015.04.42 Anliz wyrnych czynników wpływjących n stilizcję strumieni świetlnego zmienników klsycznych żrówek Streszczenie. W omówiono czynniki wpływjące n czs potrzeny do uzyskni pełnej stilizcji strumieni świetlnego źródeł świtł zstępujących klsyczne żrówki. om lortoryjnym poddno zintegrowne świetlówki kompktowe orz źródł LED. Uwzględniono m.in. różne pozycje źródeł świtł. W odniesieniu do zintegrownych świetlówek kompktowych, n podstwie przeprowdzonych pomirów eksperymentlnych, przenlizowno wpływ zminy wyrnych prmetrów w elektronicznym ukłdzie zsiljącym n czs potrzeny do uzyskni stilizcji strumieni świetlnego. W rtykule zprezentowno tkże zminy prmetrów fotometrycznych dl 5-ciu świetlówek w trkcie ich eksplotcji (po 100, 500, 1000, 2000 itd. godzinch ). Astrct. The pper discusses the fctors ffecting the time tken to chieve full stility of the luminous flux of light sources tht cn replce trditionl uls. Integrted compct fluorescent nd LED light sources were sujected to lortory mesurements. Different working positions of light sources hve een tken into ccount. With regrd to the integrted compct fluorescent lmps, on the sis of extensive experimentl mesurements, the effect of ltering prmeters in the electronic system on the time needed to stilize the luminous flux hve een nlyzed. The rticle presents the chnges in the photometric prmeters for 5 lmps during their lifetime (100, 500, 1000, 2000 nd so on. working hours). (Anlysis of selected fctors ffecting the flux stiliztion of clssic light ul replcements). Słow kluczowe: źródł świtł, strumień świetlny, gospodrstw domowe Key words: light sources, luminous flux, households Wprowdzenie Producenci, dystryutorzy źródeł świtł, tkże utorzy rozmitych pulikcji lmpy, które mją zstąpić konwencjonlne źródł żrowe (nzywne potocznie żrówkmi), określją minem zmienników. Termin ten, zgodnie z definicją podną w słowniku [7] ozncz to co m zstąpić inną rzecz, coś, czego możn użyć zmist czegoś innego. Przykłdowo, w tłumczenich dl hsł zmiennik czytmy, że zmiennikiem msł jest mrgryn. A ztem owy zmiennik jest podony ze względu n zstosownie, ntomist różni się z uwgi n inną technologię wytwrzni. Inne tkże ędą włściwości (prmetry) tkiego zmiennik. A ztem (zdniem utor) określenie minem zmiennik kżdej lmpy, którą możn zinstlowć w miejsce klsycznej żrówki nie powinno udzić zstrzeżeń. Poruszenie tej kwestii w pulikcji o temtyce z dyscypliny elektrotechnik, w której ulokown jest specjlność technik świetln, może udzić pewne zdziwienie. Wynik to jednk z dyskusji, jk wywiązł się wśród prcowników nukowych, podczs konferencji poświęconej zgdnieniom z zkresu techniki świetlnej. Poddno tm pod rozwgę słuszność stosowni terminu zmiennik, proponując yć może operowć określeniem sustytut jko rdziej celnym. Zgodnie jednk z [8] słowo sustytut jest synonimem terminu zmiennik, czyli innymi słowy określeni te są znczeniowo równowżne. Możn zryzykowć stwierdzenie, że oecnie njrdziej rozpowszechnionymi zmiennikmi klsycznych żrówek są zintegrowne świetlówki kompktowe. Wrto jednk podkreślić, że corz większą populrność (z uwgi n m.in. oferowną trwłość orz energooszczędność) zyskują źródł LED. Lmpy te ktulnie chrkteryzują się jeszcze stosunkowo wysoką ceną jednostkową (jeśli wziąć pod uwgę produkty renomownych producentów), jednk z roku n rok one tnieją. Tk więc nleży oczekiwć, że już w niedlekiej przyszłości półprzewodnikowe źródł świtł wyprą z gospodrstw domowych świetlówki kompktowe. Z tego też względu w niniejszej uwgę poświęcono tym dwóm typom źródeł świtł. Zmienniki klsycznych żrówek powinny spełnić szereg wymgń, które m.in. zostły podne w [6]. Zdrz się, że prmetry techniczne eksponowne przez producentów (tj. np. strumień świetlny, oddwnie rw CRI, współczynnik mocy cos ) wydją się yć mło wirygodne w konfrontcji z rzeczywistością. Zgdnieniom dot. zmienników konwencjonlnych lmp żrowych poświęcone są liczne pulikcje [1, 2, 3, 4, 11, 10, 12, 14], jednk odczuw się w nich rk nlizy czynników wpływjących n czs potrzeny do stilizcji strumieni świetlnego. W pewnym stopniu prolem ten zostł poruszony w utor [13], w której zmieszczono wyniki ilustrujące wpływ wrunków zsilni n czs potrzeny do stilizcji strumieni świetlnego świetlówek kompktowych. W niniejszej zgdnienie to zostło rozptrzone szerzej. A minowicie podjęto próę rozpoznni i przenlizowni, n podstwie przeprowdzonych dń eksperymentlnych, pozostłych czynników decydujących o czsie rozświecni się lmp. Powszechnie widomo, że pewną niedogodnością związną z eksplotcją energooszczędnych zmienników klsycznych żrówek jest stosunkowo długi czs stilizcji strumieni świetlnego. W przypdku konwencjonlnych żrówek prolem rozgrzewni się lmp i stilizcji strumieni świetlnego w zsdzie nie występuje lowiem zrz po złączeniu, źródł te uzyskują znmionowy strumień świetlny. Upowszechnienie się zmienników klsycznych żrówek (świetlówek kompktowych orz źródeł LED) spowodowło zinteresownie się prolemem związnym z rozgrzewniem się lmp, co z tym idzie stilizcją strumieni świetlnego. Proces rozgrzew się zmienników żrówek przeieg zncznie dłużej. Njrdziej zuwżlne jest to w przypdku świetlówek kompktowych. W wymogch w zkresie funkcjonlności kompktowych lmp fluorescencyjnych [6] podno prmetr, który nzwno czsem ngrzewni się lmpy do 60%. Jest to czs (podwny w [s]) jki musi upłynąć od zpłonu lmpy, po ędzie on emitowł 60% swojego stilnego strumieni świetlnego. W tym smym kcie prwnym zdefiniowno czs zpłonu lmpy czyli czs (czytmy w [6]), jki musi upłynąć od złączeni npięci zsiljącego, po nstąpi pełen zpłon lmpy i ędzie on stilnie świecił. W ojśnienich ou tych terminów występuje pojęcie stilny, które zgodnie z [7, 8] rozumine jest jko coś, co jest niezmienne, coś, co chrkteryzuje się stłością przez dłuższy czs. Szczegółow nliz tego terminu rodzi 186 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 91 NR 4/2015
pewne wątpliwości ntury technicznej, lowiem nsuwją się nstępujące pytni: kiedy ędzie możn uznć, że dn wielkość jest stiln? Przecież w prktyce pomirowej zrejestrowne wrtości nigdy nie ędą stłe, niezmienne w czsie. Zwsze wystąpi pewien rozrzut. A ztem nleżłoy określić dopuszczlną (wyrżoną w %) różnicę pomiędzy zrejestrownymi wynikmi z pomirów, np. oliczoną wrtością średnią. Operując pojęciem wrtości średniej powstje kolejne pytnie, minowicie z jkiego przedziłu czsu nleżłoy ją wyznczyć? Czy np. okres osttnich 10-ciu minut z godzinnej lmpy jest wystrczjący? Niestety przywołne rozporządzenie [6], tkże krjow litertur dotycząc terminologii z zkresu techniki świetlnej [9] nie dostrczją informcji n ten temt. Wymienione prmetry są rdzo istotne z punktu widzeni porusznego w prolemu, stąd (zdniem utor) przygotowując oprcownie n ten temt, zchodzi potrze pewnego uporządkowni i doprecyzowni nzewnictw. Pewnych informcji n temt terminologii związnej ze stilizcją źródł świtł dostrcz norm [5]. Czytmy w niej, że w celu określeni czsu stilizcji źródł świtł, nleży dokonć pomiru świtłości co njmniej rz n minutę, kżd pr odczytów nie powinn różnić się od minimum więcej niż 1%. O ile pomiry świtłości z określonym krokiem nie udzą jkichkolwiek zstrzeżeń, tk zpis dotyczący pry odczytów, których różnic względem minimum powinn yć utrzymn w grnicch ±1% wydje się yć nie do końc oczywisty. Nsuw się owiem pytnie co przyjąć z tzw. minimum? Nleży przypuszczć, że odniesieniem powinny yć wrtości ustlone, względem których zrejestrowne wielkości fotometryczne powinny yć utrzymne w grnicy ±1%. W tk sformułownym zpisie rkuje tkże informcji n temt czsu, przez który odczytne wielkości powinny zwierć się w podnej grnicy. Możn owiem wyróżnić okresy chwilowej stilizcji prmetrów świetlnych, których uznnie z pełną stilizcję, ędzie źródłem łędów systemtycznych, n co zwrócono uwgę w literturze [15]. Wymgni związne z określeniem czsu po lmp uzysk 60% ustilizownego strumieni świetlnego nie mją zstosowni w odniesieniu do źródeł LED, z uwgi n inną specyfikę lmpy. Nie ozncz to jednk, że nie jest potrzeny czs jki musi upłynąć w celu uzyskni ustilizownego strumieni świetlnego. Informcj n temt czsu, po którym nstępuje stilizcj strumieni świetlnego lmp, wydje się yć istotn nie tylko z punktu widzeni użytkowników świetlówek kompktowych orz źródeł LED, le tkże osó przeprowdzjących pomiry fotometryczne (np. weryfikcyjne pomiry ntężeni oświetleni we wnętrzu, czy pomiry strumieni świetlnego). Dnych tych nie dostrczją producenci źródeł świtł, wynik to z fktu, że prmetr ten nie figuruje w wymgnich dotyczących ekoprojektu dl ezkierunkowych lmp do użytku domowego. Przedmiot i zkres dń om eksperymentlnym poddno kilk zintegrownych świetlówek kompktowych orz źródeł LED różnych producentów. Ogólne informcje n temt dnych lmp zestwiono w teli 1. Wszystkie źródł świtł posidły klsę energetyczną A i yły przewidzine do zsilni npięciem sieciowym. Źródł świtł kupiono w detlicznej sieci sprzedży (zrówno w dużych mrketch, jk i młych dyskontch hndlowych). Większość źródeł świtł (lmpy o numerch: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10 ptrz tel 1.) zostły wyprodukowne przez ogromnych potenttów n rynku oświetleniowym. Wszystkie lmpy przewidzine yły do zsilni npięciem sieciowym o wrtości skutecznej 230 V. Tel 1. Podstwowe prmetry dnych lmp, które podli w specyfikcji producenci/dystryutorzy L.p. I P T cn CRI Trwłość t 0,6 [ma] [W] [lm] [K] [-] [h] [s].: Zintegrowne świetlówki kompktowe :. 1. x 8 500 2 700 80 _8 000 x 2. x 11 630 2 500 80 10 000 x 3. x 12 741 2 700 80 _6 000 x 4. 135 18 1 200 2 500 80 _8 000 135 5. 170 23 1 500 2 700 80 12 000 170.: Źródł LED :. 6. x 7 x x x x x 7. x 9 750-800 3 000 80 40 000 x 8. 58 11 850 3 000 80 30 000 x 9. x 12 810 2 700 80 25 000 0 10. 70 12 806 2 700 80 25 000 x Ojśnieni: t 0,6 - czs po lmp 60%, x rk informcji, t* - czs po którym nstępuje emisj strumieni świetlnego po złączeniu lmpy pod npięcie (wielkość podwn przez wyrnych producentów) Zkres dń oejmowł zrejestrownie m.in. strumieni świetlnego orz wyrnych prmetrów elektrycznych (tj. moc czynn, ntężenie prądu, współczynnik mocy), podczs rozruchu poszczególnych lmp. Usiłując określić, który z elementów m istoty wpływ n czs stilizcji strumieni świetlnego źródeł świtł zstępujących klsyczne żrówki, w dnich lortoryjnych uwzględniono nstępujące czynniki: pozycję (w odniesieniu do wszystkich źródeł z wyłączeniem lmpy nr 2 - świetlówk o mocy 11 W), zminy prmetrów wyrnych elementów w owodzie lmpy (w odniesieniu do źródł świtł nr 2), czs eksplotcji (w przypdku 5-ciu identycznych świetlówek o prmetrch jk lmp nr 2 w teli 1). Kżdemu procesowi wytwrzni świtł przez lmpy elektryczne towrzyszą zjwisk cieplne. Innymi słowy kżd z lmp podczs ngrzew się. W zleżności od usytuowni źródł świtł ustli się określony rozkłd tempertur. Z uwgi n olrzymią różnorodność oprw oświetleniowych używnych w gospodrstwch domowych ( co z tym idzie różnorodność usytuowni w nich źródeł świtł), podczs przeprowdzni pomirów uwzględniono dwie typowe (zdniem utor) pozycje lmp. A minowicie pozycję pionową trzonkiem do dołu orz trzonkiem go góry. y uzupełniono rejestrując temperturę w czterech miejscch n powierzchni lmpy. N podstwie przeprowdzonych pomirów wyznczono czsy uzyskni przez poszczególne lmpy: 0,6 stilnego strumieni świetlnego (w przypdku świetlówek) orz stilnego strumieni świetlnego. Metodyk dń eksperymentlnych Opis sposou przeprowdzeni dń y przeprowdzono w ukłdzie o strukturze pokznej n rysunku 1. Npięcie sieciowe podwne jest n wyłącznik (1), po jego zmknięciu n stiliztor npięci (2), zpewnijący stłą wrtość skuteczną npięci z dokłdnością 0,02%. Npięcie to kontrolowne jest woltomierzem (4) i doregulowywne utotrnsformtorem (3) do wrtości 230 V. Prmetry elektryczne rejestruje nliztor mocy firmy FLUKE (5). Poszczególne dne źródł świtł (8) usytuowno we wnętrzu kuli cłkującej (7), w jej okienku pomirowym ulokowno ogniwo fotoelektryczne (9) współprcujące z jednostką sterującą luksomierz L100 (10). Dodtkowo przy rejestrowniu PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 91 NR 4/2015 187
prmetrów w odniesieniu do lmp, które poddno pomirom w dwóch pozycjch, do wnętrz kuli wprowdzono cztery termopry (typu K), rozlokowne w różnych miejscch n powierzchni dnych lmp. Po uruchomieniu prtury pomirowej zmknięto wyłącznik sieciowy (6) doprowdzjąc w ten sposó npięcie do zinstlownego w kuli źródł świtł. Rejestrcje wyrnych wielkości w odniesieniu do poszczególnych lmp przeprowdzno przez 60 min. Tempertur otoczeni pnując w lortorium wynosił 23±1 0 C. Przy dniu tej smej lmpy le w np. w zmienionej pozycji lu po wprowdzeniu zmin w elektronicznym ukłdzie zsiljącym, kolejne pomiry przeprowdzono po czsie nie krótszym niż jedn godzin. Doświdczlnie stwierdzono, że po około 45 minutch (licząc od chwili wyłączeni źródł świtł) lmp temperturę sprzed rozpoczęci pomirów. Kżdy z przyrządów pomirowych (nliztor mocy, luksomierz, miernik tempertury) zrejestrowne wrtości przekzywł (w tryie online) do komputer PC. Rys. 1. Schemt ukłdu pomirowego: 1 wyłączniki sieciowe, 2 stiliztor npięci, 3 utotrnsformtor, 4 woltomierz, 5 nliztor mocy, 6 wyłącznik czsowy, 7 kul cłkując, 8 dne źródło świtł, 9 głowic fotometryczn, 10 jednostk sterując luksomierz, 11 miernik tempertury, 12 komputer PC W celu zgwrntowni poszczególnych lmp przez ściśle określony czs, oprcowno nstępnie wykonno utorski ukłd wyłącznik czsowego oprtego n przekźniku, którym steruje 8-itowy mikrokontroler AVR firmy Atmel (mikrokontroler Atmeg8). Progrm npisny dl mikrokontroler umożliwi ustwienie żądnego czsu ukłdu, z przedziłu od 1 do 1000 godzin (z krokiem 1 godziny), po nstępuje wyłączenie odiornik. pozostły do wyłączeni jest wyświetlny n ieżąco n wyświetlczu wyłącznik czsowego. Dostępne n rynku progrmtory czsowe nie oferują możliwości nstwieni tk długiego czsu odiornik (przekrczjącego okres kilku dni), stąd zszł potrze skonstruowni wyłącznik czsowego. Przyjęte złożeni Rejestrując zminy strumieni świetlnego podczs rozruchu lmp przyjęto, że okres godziny czsu jest wystrczjący do ustilizownie się prmetrów fotometrycznych źródł świtł. Złożono tkże, że chwil czsow (wrtość chwilow npięci), w której nstępuje złączenie lmpy nie wpływ n proces stilizcji strumieni świetlnego. Wyniki dń eksperymentlnych Z uwgi n mnogość dnych pomirowych, w oprcowniu cłą uwgę skupiono n jednym z podstwowych prmetrów fotometrycznych chrkteryzujących lmpy, minowicie strumieniu świetlnym. A ztem pozostłe prmetry, które tkże ędą uległy zminie podczs rozruchu lmp nie ędą prezentowne w tej. Zmin usytuowni świetlówek kompktowych i źródeł LED W prktyce źródł świtł instlowne w oprwch oświetleniowych do mieszkń, mogą prcowć w różnych pozycjch. W zleżności od sposou ich zinstlowni, podczs ustli się określony rozkłd tempertury we wnętrzu lmpy. Zdniem utor, interesującym wydje się yć wpływ pozycji źródł świtł n czs stilizcji strumieni świetlnego. Wrto podkreślić, że w przypdku źródeł świtł przewidzinych do użytku w gospodrstwch domowych, producenci nie podją oznczeń informujących o dozwolonej pozycji. Nleżłoy ztem przypuszczć, że pozycj lmpy nie ędzie mił istotnego wpływu n poszczególne jej prmetry, w tym tkże n czs potrzeny do ustilizowni się strumieni świetlnego. Widomo jednk, że njmniej korzystny rozkłd tempertur m miejsce przy usytuowniu energooszczędnych zmienników klsycznych żrówek w pozycji pionowej trzonkiem do góry. N skutek konwekcji njwyższ tempertur ędzie się ustlć w njwyżej położonym miejscu lmpy. W prktyce ozncz to, że elektroniczny ukłd zsiljący czy to rurki wyłdowcze (w przypdku świetlówek), czy to elementrne diody LED (w przypdku lodówek ) ędzie dodtkowo podgrzewny. Fkt ten może wpłynąć n skrócenie ich trwłości. N rysunku 2 przedstwiono krzywe ilustrujące zminy strumieni świetlnego w funkcji czsu dl dwóch pozycji kilku zintegrownych świetlówek kompktowych (rys. 2) orz źródeł LED (rys. 2). ) 1500 [lm] 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 t [min] 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 ) 1000 [lm] 900 800 700 600 500 ojśnieni: - trzonkiem do góry, - trzonkiem do dołu t [min] 400 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 23 W 18 W 12 W 8 W 12 W (810 lm) 12 W (806 lm) 11 W 9 W Rys. 2. Zminy strumieni świetlnego podczs rozruchów ) zintegrownych świetlówek kompktowych różnych mocy, ) źródeł LED prcujących w dwóch pozycjch: - trzonkiem do góry, - trzonkiem do dołu W oprciu o zrejestrowne zminy strumieni świetlnego podczs rozruchu lmp, w teli 2 zestwiono wrtości liczowe informujące o czsie ngrzewni się zintegrownych świetlówek do 60% strumieni świetlnego orz o czsie, po którym strumień świetlny możn uznć z ustilizowny. Pod pojęciem czsu po którym strumień świetlny jest stilny, utor rozumie tki czs, po zrejestrowne wrtości nie różnią się więcej niż x 7 W 188 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 91 NR 4/2015
procent od średniej rytmetycznej wyznczonej n podstwie pomirów z 10-ciu osttnich minut lmpy. W teli 2 podno czsy dl nstępujących wrtości: x = 1% ( 1% ), x = 2% ( 2% ), x = 5% ( 5% ) orz x = 10% ( 10% ) dl świetlówek kompktowych orz źródeł LED. Oczywiście zproponown metodologi wyznczni czsu, po którym strumień świetlny wrtość ustloną, nie może mieć zstosowni do wszystkich lmp, które poddno pomirom. Anlizując krzywe zmieszczone n rysunku 2 możn stwierdzić, że dl kilku źródeł świtł okres godziny czsu okzł się yć niewystrczjący do uzyskni przez nie ustlonej wrtości strumieni świetlnego. Tel 2. Zestwienie czsów stilizcji strumieni świetlnego zintegrownych świetlówek kompktowych orz źródeł LED Moc świetlówki: 8 W 12 W 18 W 24 W Pozycj po lmp po lmp 0,6 23 s 82 s 13 s 12 s 15 s 18 s 15 s 14 s 1,0 1% 1993 s 1733 s 2183 s 764 s 2751 s 764 s 2630 s 1687 s 1,0 2% 1298 s 1271 s 2123 s 593 s 2708 s 593 s 2603 s 878 s 1,0 5% 576 s 397 s 1425 s 271 s 132 s 271 s 2574 s 220 s 1,0 10% 336 s 153 s 864 s 149 s 94 s 149 s 627 s 146 s Moc lmpy LED: 7 W 9 W 11 W 12 W (810 lm) 12 W (806 lm) Pozycj 1,0 1% 1800 s 1376 s 834 s 876 s 1668 s 1837 s 3164 s 2547 s 2590 s 2590 s 1,0 2% 1072 s 940 s 387 s 437s 1348 s 1319 s 2096 s 2082 s 2491 s 2491 s 1,0 5% 331 s 201s 19 s 66 s 717 s 742 s 1491 s 1083 s 1699 s 1515 s 1,0 10% 0 s 0 s 0 s 0 s 281 s 335 s 454 s 260 s 1180 s 1050 s trzonkiem do góry, trzonkiem do dołu Tel 3. Zestwienie czsów stilizcji strumieni świetlnego w zleżności od pojemności kondenstorów C4 i C5 z rysunku 3 Pojemność C4: 2,2 F 2,7 F 4,7 F 10 F 22 F 47 F 0,6 23 s 28 s 74 s 81 s 79 s 26 s 1,0 1% 299 s 995 s 2626 s 1658 s 1159 s 333 s 1,0 2% 264 s 284 s 1601 s 964 s 762 s 279 s 1,0 5% 205 s 247 s 892 s 369 s 331 s 250 s 1,0 10% 37 s 40 s 131 s 134 s 135 s 70 s Przy: C6 = 40 F i nstępujących pozycjch łączników: P4 zmknięty, P5 i P6 otwrte po lmp Pojemność C6: 33 F 35 F 37 F 40 F 44 F 49 F 0,6 37 s 20 s 26 s 25 s 67 s 26 s 1,0 1% 2736 s 541 s 998 s 829 s 1500 s 1067 s 1,0 2% 2361 s 331 s 285 s 341 s 786 s 294 s 1,0 5% 1893 s 38 s 243 s 41 s 280 s 250 s 1,0 10% 106 s 35 s 39 s 38 s 131 s 41 s Przy: C4 = 2,7 F i nstępujących pozycjch łączników: P4 zmknięty, P5 i P6 - otwrte po lmp Tel 4. Zestwienie czsów stilizcji strumieni świetlnego w zleżności od pojemności kondenstorów C7, C8 orz pozycji łącznik P4 z rysunku 3 Pojemność C7: 15 nf 15 nf 17,2 nf 17,2 nf 15 nf 15 nf 17,2 nf 17,2 nf Pojemność C8: 4,7 nf 6,9 nf 4,7 nf 6,9 nf 4,7 nf 6,9 nf 4,7 nf 6,9 nf Łącznik P4: otwrty otwrty otwrty otwrty zmknięty zmknięty zmknięty zmknięty po lmp 0,6 38 s 64 s 77 s 72 s 26 s 28 s 18 s 20 s 1,0 1% 363 s 965 s 833 s 934 s 1067 s 2466 s 2907 s 1029 s 1,0 2% 348 s 636 s 576 s 889 s 922 s 2226 s 2685 s 927 s 1,0 5% 307 s 211 s 376 s 691 s 1029 s 345 s 2199 s 810 s 1,0 10% 84 s 131 s 146 s 178 s 807 s 252 s 290 s 238 s Przy: C4 = 2,4 F, C6 = 40 nf Tel 5. Ilustrcj metodyki prowdzonych dń wrz z hrmonogrmem 1 2 3 4 100 h 400 h 500 h 26.09.13 03.10.13 22.10.13 14.11.13 7 04.03.14 8 17.04.14 9 31.05.14 10 17.07.14 5 06.12.13 11 27.08.14 6 18.01.14 12 26.09.14 y w toku PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 91 NR 4/2015 189
Tel 6. Zestwienie czsów stilizcji strumieni świetlnego świetlówek w zleżności od liczy przeprcownych godzin : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 eksplotcji w [h]: 0 101 502 1003 2004 3005 4006 5007 6008 7009 8010 9011 w [s] po lmp 0,6 22 33 69 38 51 53 54 63 96 101 127 117 1,0 1% 2595 2182 2187 1973 2175 2588 2055 2199 2699 2069 697 2158 1,0 2% 2498 1906 1787 1169 1847 1165 1052 1777 2176 2187 610 1731 1,0 5% 2312 856 980 1053 960 1056 940 886 802 747 479 624 1,0 10% 2100 57 808 864 783 881 675 396 168 159 187 159 Rys. 3. Schemt elektronicznego ukłdu zpłonowo-stilizcyjnego świetlówki kompktowej o mocy 11 W Zminy prmetrów wyrnych elementów w owodzie lmpy FCL N rysunku 3 przedstwiono klsyczny elektroniczny schemt zsilni świetlówki kompktowej. Zdniem utor, prmetry niektórych elementów w ukłdzie elektronicznym lmpy (rys. 3), mogą wpływć n czs stilizcji strumieni świetlnego. Do tych elementów mogą nleżeć: kondenstor elektrolityczny C4 podłączony do ukłdu prostującego (mostek Gretz), kondenstor C6, orz elementy włączone pomiędzy elektrody lmpy czyli kondenstory C7, C8 orz pozytor PTC. W celu umożliwieni dokonni zmin prmetrów w owodzie lmpy wprowdzono dodtkowe kondenstory orz przełączniki, z pośrednictwem których regulown ędzie pojemność. Z pośrednictwem przełącznik P1 możn wpływć n pojemność kondenstor filtrującego. Dostępne są nstępujące wrtości: 2,2 F, 2,7 F, 4,7 F, 10 F, 22 F, 47 F (przy czym wrtością zproponowną przez producent to 2,7 F). Korzystjąc z przełączników P2 i P3 możn regulowć pojemność kondenstor C6, z tym że ten pierwszy pozwl n regulcję zgruną (33,5 nf, 35 nf, 37 nf, 40 nf, 44 nf, 49 nf), ntomist ten drugi umożliwi zwiększenie pojemności o 0,1 lu 0,2 nf. Wrtość fryczn tej pojemności wynosi 40 nf. W owodzie lmpy pomiędzy elektrodmi tkże możn dokonć zmin. Łączniki P5 orz P6 pozwlją n zwiększenie pojemności odpowiednio kondenstorów C7 orz C8. Ntomist korzystjąc z łącznik P4 możn odłączyć pozytor (element, który nie jest stosowny w tńszych rozwiąznich ukłdów świetlówek). W teli 3, dl różnych wrtości pojemności kondenstorów odpowiednio C4 i C5, zestwiono czsy, po których świetlówk 60% strumieni świetlnego orz zrejestrowne wrtości strumieni świetlnego utrzymywne są w złożonych grnicch (wyrżonych w %) względem wrtości ustlonej. Wyróżnione kolumny (w t. 3) zwierją wrtości uzyskne dl pojemności zstosownych przez producent. Ntomist w teli 4 zestwiono czsy dl różnych komincji elementów: C7, C8 i pozycji łącznik P4. eksplotcji W celu określeni jk eksplotcj (czs użytkowni) świetlówek kompktowych wpływ n czs stilizcji emitownego przez nie strumieni świetlnego, dokonno zkupu pięciu identycznych lmp wyprodukownych przez jednego z renomownych producentów. Przed przystąpieniem do eksplotcji tych lmp, w odniesieniu do kżdej z nich oson (korzystjąc z kuli cłkującej orz grupowego wzorc rooczego strumieni świetlnego) przez okres jednej godziny, zrejestrowno zminy strumieni świetlnego z częstością co 1 s. Po przedniu wszystkich lmp, zsilono je npięciem sieciowym (ze źródł gwrntownego). Po nieprzerwnej lmp przez okres 100 godzin, powtórzono pomiry. Kolejne rejestrcje strumieni świetlnego (przed okres godziny) przeprowdzono po 400 godzinch ciągłej, nstępnie po 500 i wreszcie po 1000 godzinch. Czynność t ędzie kontynuown do momentu zkończeni czsu życi przez poszczególne lmpy. Hrmonogrm prowdzonych pomirów zestwiono w teli 5. Z uwgi n znczną (z punktu widzeni relizownych pomirów lortoryjnych) trwłość lmp, wynoszącą 10 tys. godzin, w celu zminimlizowni czsu trwni eksperymentu, zdecydowno się n nieprzerwną prcę lmp pomiędzy poszczególnymi pomirmi. W prktyce zzwyczj lmpy prcują kilk godzin w ciągu doy, możn jednk przywołć przykłdy z życi codziennego, w których oświetlenie użytkowne jest 24 godziny w ciągu doy, przez 365 dni w roku. N rysunku 4 przedstwiono chrkterystyki czsowe świetlówek kompktowych, ilustrujące zminy strumieni świetlnego zrejestrowne podczs godzinnej ich, w różnych etpch ich czsu życi. 190 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 91 NR 4/2015
750 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 Φ [lm] 0 h 10 502 h 901 200 150 100 0 h 10 502 h 1003 h 2004 h 3005 h 50 4006 h 5007 h 6008 h 7009 h 8010 h 901 t [min] 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 Rys. 4. Chrkterystyki czsowe zminy strumieni świetlnego świetlówek kompktowych o mocy 11 W zrejestrowne po różnym czsie eksplotcji Oczywiście pomiry przeprowdzono dl kżdej z lmp z osono, z uwgi jednk n mnogość dnych pomirowych, zmieszczone krzywe n rysunku 4 są średnią rytmetyczną (wrtości n osich rzędnych uzysknych dl poszczególnych lmp). po lmpy uzyskują określoną wrtość strumieni świetlnego zestwiono w teli 6. Wnioski N podstwie uzysknych wyników z pomirów lortoryjnych wynikją nstępujące wnioski prktyczne: 1. Wszystkie świetlówki kompktowe, które poddno dniom, przy w pozycji pionowej trzonkiem do dołu, uzyskły w krótszym czsie stilny strumień świetlny (iorąc jko grnicę 1%, 2% i 5% różnicy wrtości ustlonej). Ntomist jeśli wziąć pod uwgę czs ngrzewni się lmp do 60% nominlnego strumieni świetlnego, to z wyjątkiem świetlówki o mocy 8 W, uzyskne wrtości są podone (różnią się zledwie o 1-2 s). A ztem jeśli uznć, że losowo wyrne do dń świetlówki o mocch 12 W, 18 W i 24 W są reprezenttywne, to możn zryzykowć stwierdzenie, że pozycj nie przekłd się w istotny sposó n czs ngrzewni się lmp do 60%. 2. W przypdku źródeł LED dl trzech spośród pięciu lmp, (podonie jk przy świetlówkch) rdziej optymistyczne wyniki uzyskno przy usytuowniu ich trzonkiem do dołu. 3. Regulując wrtością kondenstor filtrującego C4, w pewnym stopniu możn wpływć n czs stilizcji strumieni świetlnego świetlówki. Zwiększenie pojemności C4 z 2,7 F n 10 F zncznie (pond dwukrotnie) wydłużyło czs rozgrzewni się lmpy, co z tym idzie, czs uzyskni pełnej stilizcji strumieni świetlnego. Njrdziej optymistyczne rezultty (njkrótszy czs stilizcji) uzyskno przy pojemności 2,2 F. 4. Zmienijąc pojemność kondenstor C6, ulokownego w liskim sąsiedztwie rurek wyłdowczych, tkże możn wpływć n czs potrzeny do uzyskni ustilizownego strumieni świetlnego. Zwiększenie pojemności z 40 F zledwie o 4 F wydłużyło czs rozświecni się lmpy (pond dwukrotnie) orz stilizcji strumieni świetlnego. Zmniejszenie ntomist pojemności o 5 F pozwoliło n skrócenie tych czsów. Wrto zuwżyć, że zleżność pomiędzy pojemnością kondenstor C6 czsem stilizcji strumieni świetlnego nie jest liniow. 5. Odłączenie w ukłdzie lmpy pozytor przyspiesz proces ngrzewni się lmpy do uzyskni 60% wydłuż jednk czs potrzeny do ustilizowni się strumieni świetlnego (co potwierdzją wrtości zmieszczone w teli 4). 6. W mirę upływu czsu użytkowni świetlówek zmieniją się przeiegi czsowe strumieni świetlnego. Njdłuższy czs stilizcji strumieni świetlnego odnotowno dl nowo zkupionych lmp, które nie yły poddne wcześniejszej eksplotcji. Ciekwym zjwiskiem jest wydłużenie się, w mirę wzrostu liczy przeprcownych godzin, czsu ngrzewni się lmp do 60%. 7. Przedstwion w temtyk nie może yć uznn z wyczerpną i zkończoną. Uzyskne wyniki zchęcją do kontynuowni dń w tej dziedzinie. Podziękownie Druk rtykułu jest sponsorowny przez Oddził Łódzki Stowrzyszeni Elektryków Polskich, z co skłdm podziękownie Zrządowi Oddziłu, który wspier młodych prcowników nukowych w ich dlszym rozwoju. LITERATURA [1] Bąk J.: O stosowniu zmienników żrówek w istniejącej sytucji rz jeszcze, Elektroinstltor 3/2013 s. 50-54 [2] Bąk J.: O wynikch dń dotyczących ezpieczeństw fotoiologicznego zmienników żrówek, Elektroinstltor 7-8/2012 s.54-61 [3] Bąk J.: Jeszcze rz o stosowniu zmienników żrówek, Elektroinstltor 11/2012, s. 56-61 [4] Czyżewski D.: Zmienniki LED klsycznych żrówek, Przegląd Elektrotechniczny, nr 11/2012, s. 123-127 [5] PN-EN 13032-1:2010 Świtło i oświetlenie i prezentcj dnych fotometrycznych lmp i oprw oświetleniowych Część 1: i formt pliku [6] Rozporządzenie Komisji (WE) nr 244/209 z dni 18 mrc 2009 r. w sprwie wykonni dyrektywy 2005/32/WE Prlmentu Europejskiego i Rdy w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dl ezkierunkowych lmp do użytku domowego [7] Słownik język polskiego, pod red. M. Szymczk, Wrszw 1999, s. 868 [8] Słownik wyrzów ocych i zwrotów ocojęzycznych pod red. Wł. Koplińskiego [9] Słownik techniki świetlnej pod red. Wł. Ferholskiego, wdne przez Biuro Bdwcze do Sprw Jkości Stow. Elektryków Polskich, Wrszw 1976 [10] Strzyżewski J.: Zgrożeni związne z użytkowniem zmienników żrówek, Elektroinstltor 1/2013, s. 68-71 [11] Tk P.: Jk wyrć zmiennik trdycyjnej żrówki? Przegląd Elektrotechniczny, R.87 12/2011, s. 88 93 [12] Tk P.: Bdni porównwcze zmienników trdycyjnych żrówek, Przegląd Elektrotechniczny, R86 nr 9/2010, s. [13] Tk P.: Wpływ wyrnych prmetrów npięci zsiljącego n włściwości elektryczne, fotometryczne i kolorymetryczne zintegrownych świetlówek kompktowych rtykuł zgłoszony n konferencję LUMEN V4 2014 [14] Zlesińsk M.: Anliz porównwcz prmetrów fotometrycznych i elektrycznych źródeł świtł do użytku domowego, Prce Instytutu Elektrotechniki, zeszyt 255, 2012, s. 161-173 [15] Zrem K., Szymnik A.: Chrkterystyki czsowe oprw ze świetlówkmi T5, Przegląd Elektrotechniczny R.90 nr 4/2014, s.203-205 Autor: dr inż. Przemysłw Tk, Politechnik Łódzk, Instytut Elektroenergetyki, ul. Stefnowskiego 18/22, 90-924 Łódź, E mil: przemyslw.tk@wp.pl tel.: (42) 631 26 10 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 91 NR 4/2015 191