Электронные и Электромагнитные ПРА для люминесцентных светильников.

Иллюстрированный каталог ЭПРА описания и характеристики.

Комплектующие Vossloh-Schwabe для внутреннего освещения

Семинар под таким названием был проведен 15 сентября компанией 'Терна Светотехника' в Дистрибьюторском центре ТЕРНА. Бренд-менеджеры Vossloh-Schwabe представили новые перспективные разработки в области электронных и электромагнитных ПРА для люминесцентных светильников и газоразрядных ламп, а также светодиодных модулей. Прежде всего с приветствием от компании Vossloh-Schwabe обратился Александр Вебер, менеджер по продажам в странах СНГ.
Компания Vossloh-Schwabe, основанная в 1919 году, является ныне одним из крупнейших в мире производителей комплектующих для светотехнической промышленности. В ее производственную программу входят:
— электронные и электромагнитные пускорегулирующие аппараты,
— устройства поджига,
— электронные и электромагнитные трансформаторы,
— ламподержатели и патроны,
— устройства для регулирования
уличного освещения, а также светодиодные панели.
Продукция Vossloh-Schwabe хорошо известна в России своим отменным качеством и приемлемой ценой, что определило повышенный интерес к семинару у представителей светотехнических компаний. Забегая вперед, замечу, что доклады, которые заняли весь день и содержали обильную информацию, вызвали продолжительное обсуждение и массу профессиональных вопросов.
Доклад, посвященный ЭПРА для люминесцентных ламп, сделал Николас Штеле, бренд-менеджер по VS-электронике. Этот доклад состоял из двух различных по своему содержанию частей. В первой г-н Штеле остановился на таких концептуальных вопросах, как соответствие продукции Vossloh-Schwabe европейским нормам по безопасности, допускам эксплуатационных характеристик и энергосбережению, срок службы и надежность, а также преимущества инновационных технологий: применения высокой частоты и технологии программируемого старта. Во второй части докладчик сделал обзор электронных комплектующих.
Все ЭПРА для люминесцентных ламп производства Vossloh-Schwabe удовлетворяют требованиям класса А2 (А1 для регулируемых ЭПРА) по энергосбережению по классификации CELMA. Komponent (об этой классификации, принятой в Европе, см. статью 'CELMA наводит порядок в Европе' в №5 журнала 'Цоколь' за текущий год), за исключением сверхкомпактных и сверхтонких ЭПРА. Достичь столь высокого энергосбережения позволяет использование высокой частоты. Все ЭПРА VS работают на частоте от 25 до 40 кГц. Это связано с тем, что светоотдача люминесцентной лампы на частоте 25 кГц на 10% выше, чем на частоте 50 Гц. При более высоких частотах светоотдача остается неизменной.
Докладчик привел для иллюстрации любопытные цифры. Использование ЭПРА с классом энергосбережения А2 по сравнению с электромагнитным ПРА класса С2 позволяет сэкономить 24,4% электроэнергии для ламп Т8 36 Вт и 33,3% для ламп TC-D/DEL13BT.
Что касается соответствия другим европейским нормам, то на всех рассматриваемых изделиях Vossloh-Schwabe имеется знак DVE, означающий соответствие нормам EN 61347 (по классификации МЭК) по электробезопасности, и, что намного весомее, знак ENEC, который свидетельствует о соответствии нормам EN 60929, охватывающим весь порядок эксплуатации ЭПРА, При наличии этого знака действуют все условия правильной эксплуатации ламп мировых брендов, в том числе и требования безопасности, что гарантирует их безупречную работу в течение всего установленного срока службы. Этот знак действительно более важен, чем первый. Исключение опять-таки составляют сверхкомпактные и сверхтонкие ЭПРА, о которых будет рассказано ниже.
Также ЭПРА VS соответствуют нормам по подавлению радиопомех и по устойчивости к помехам.
Срок службы всех ЭПРА Vossloh-Schwabe для люминесцентных ламп составляет 50 тысяч часов. Но нужно помнить, что на срок службы ЭПРА влияет температура аппарата. Указанная величина справедлива для рабочей температуры, равной 70, 75 или 80 градусов, Гарантия на ЭПРА VS составляет, как правило, три года.
На корпусе прибора можно также видеть диапазон внешних температур, который составляет обычно от - 20 °С до + 55 'С. Верхняя граница диапазона напрямую связана с рабочей температурой ЭПРА и действительно определяется производителем. А вот нижняя температура идет от производителя ламп: люминесцентные лампы плохо зажигаются и работают при меньших температурах. Сам ЭПРА выдерживает до - 30 'С - именно при такой температуре замерзает электролит в конденсаторе.
Наиболее интересной технологической новинкой, о которой рассказал г-н Штеле, является, без сомнения, новый метод запуска - программируемый старт, или старт с программируемой скоростью. Он используется в некоторых новых аппаратах VS. На этом стоит остановиться подробнее.
Известны два основных метода запуска люминесцентных ламп - холодный и горячий старт. При холодном старте на электроды лампы подается высокое напряжение порядка 1,5 кВ, время зажигания составляет менее 0,2 с, после чего устанавливается рабочее напряжение. Использование холодного старта ограничивает число включений лампы, которое составляет около 10 тысяч. Этот метод применяется там, где включение ламп происходит не слишком часто - до пяти включений в день, например в супермаркетах.
При горячем старте происходит предварительный прогрев катода, для чего на спираль подается напряжение около 400 В. По прошествии 1 - 2 секунд на короткое время на электроды подается напряжение зажигания порядка 800 В, после чего устанавливается рабочее напряжение. Число включений лампы возрастает до 40 тысяч, однако появляется и недостаток: время зажигания составляет около 1 - 2 с. Этот метод старта применяется там, где происходит большое число включений: в отелях, офисах. Однако, к примеру, в туалете такой ЭПРА не установишь: кому захочется ждать две секунды?
Метод программируемого старта позволяет справиться с другим недостатком горячего запуска: снизить до нуля ток лампы во время прогрева. Этот ток, возникающий в момент запуска лампы, является причиной потемнения колбы в районе электродов, ослабления интенсивности свечения и перегорания спиралей.
Программируемый запуск происходит в два этапа. На первом осуществляется прогрев катода - на спираль подается напряжение около 400 В так же, как при горячем старте, однако во время прогрева напряжение на электродах поддерживается на низком или нулевом уровне. Когда катод прогреется до оптимальной температуры, программа переходит к следующему этапу. Второй шаг - приложение рабочего напряжения к электродам лампы. Время перехода к рабочему режиму гораздо короче, чем при традиционном горячем старте, что позволяет зажечь лампу с минимальным расходом металла на эмиссию, а значит, продлевает срок службы лампы. Напряжение, приложенное к спиралям после зажигания, снижается, что делает лампу более экономичной.
Нам остается рассказать о сверхкомпактных и сверхтонких ЭПРА VS. Отчего они отступают от таких важных требований, как класс энергосбережения А2 и знак ENEC?
Они действительно очень маленькие: помещаются на ладони, как видно на снимках. Оказывается, за миниатюрность приходится платить определенными ограничениями.
Эти приборы, предназначенные для жилых помещений, работают с лампами мощностью до 25 Вт и допускают только одноламповое включение. Они, аналогично электромагнитным ПРА без конденсатора, не имеют фактора повышения мощности. Сверхтонкая версия содержит крошечную катушку индуктивности, и этот аппарат может работать с пятью-шестью типами ламп. Аппарат квадратной формы более удобен для производства, и его удалось сделать более универсальным: он допускает подключение большего числа ламп. Из-за того что производитель выбрал универсальность, эти миниатюрные ЭПРА 'не вписались' в классификацию CELMA и ENEC. Чтобы обеспечить оптимальные условия работы для разных типов ламп, нужно было бы 'поиграть' с рабочим напряжением и током. Так, например, для лампы ТС оптимальный ток составляет 150 мА, для Т8 - 180 мА, а для Т5 - 170 мА. Вместо этого на универсальном ЭПРА указывается усредненный ток 165 мА; при этом характеристики лампы могут уклоняться на 10% в ту или иную сторону. Поэтому ЭПРА не может получить знак ENEC. По той же причине для разных типов ламп эти ЭПРА попадают в разные классы по энергосбережению: А2 или A3. К преимуществам сверхкомпактных и сверхтонких ЭПРА помимо миниатюрных размеров следует отнести:
— горячий старт,
— автоматическое отключение лампы с истекшим сроком годности,
— универсальность, а значит, экономия числа позиций на складе.
Кстати, за универсальность всегда приходится расплачиваться некоторой потерей в энергосбережении. Например, часто слышишь вопрос: почему энергетические потери в ЭПРАдля ламп Т5 указываются выше, чем для ламп предыдущего поколения - Т8 соответствующей мощности? Ответ - в универсальности. Лампы Т5 FH 14,21, 28 и 35 Вт имеют один и тот же рабочий ток, поэтому заманчиво свести их все в одном ЭПРА Потери составляют 4 Вт для лампы мощностью 35 Вт; их-то и указывают на крышке универсального аппарата, хотя для ламп меньшей мощности потери меньше.
Рассказав об отличительных чертах сверхкомпактных аппаратов, мы плавно перешли ко второй части доклада - обзору ЭПРА для люминесцентных ламп, предлагаемых компанией Vossloh-Schwabe. He перечисляя их все - подробную информацию нетрудно отыскать в каталогах, - остановимся на ярких особенностях, присущих продукции Vossloh-Schwabe. Предлагаются ЭПРА со всеми тремя алгоритмами запуска: с холодным, горячим и программируемым стартом. ЭПРА ELXe - аппарат с холодным стартом, относящийся к энергоэкономичным. (Об этом свидетельствует буковка е в наименовании.) ЭПРА ELXc для ламп Т8 с горячим стартом выпускаются в пластиковых и металлических корпусах. Vossloh-Schwabe - единственный производитель в Европе, выпускающий ЭПРА в пластмассовых корпусах для наружного освещения. Их преимущество в том, что в них, в отличие от металлических, которые обязательно содержат внутри изолирующую пленку, не конденсируется и не накапливается влага. От влаги более всего страдают транзисторы. Впрочем, у металлических корпусов есть свой плюс - они лучше рассеивают тепло. Компактные ЭПРА с горячим стартом для ламп NC-SEL/DEL/TEL/QEL/F/L/DD/T-R5 рассчитаны на новые лампы Osram и Philips. Новые ЭПРА с программируемым стартом EXUr для ламп TC-TEL/DEL/QEL, а также для ламп TC-L/F/T-R5 имеют широкий диапазон напряжения от 120 до 277 В. Наконец регулируемые ЭПРА предназначены как для аналогового (1 - 10 В), так и для цифрового (по стандарту DALI) управления. Нужно отметить, что традиционное аналоговое регулирование применяется пока в 90% случаев, несмотря на все преимущества цифрового.
Будучи специалистом по электронным компонентам Vossloh-Schwabe, Николас Штеле сделал еще один доклад, посвященный электронным ПРА для металлогалогенных ламп.
Особенностью этого типа ЭПРА является то, что они, в отличие от высокочастотных ЭПРА для люминесцентных ламп, работают на частоте 120- 170 Гц. Это связано с тем, что на более высоких частотах металлогалогенные лампы работают нестабильно. Поэтому и размеры ЭПРА для металлогалогенных ламп более внушительны, чем для люминесцентных.
Электронные ПРАдля металлогалогенных ламп имеют следующие преимущества по сравнению с электромагнитными.
1. Оптимальная нагрузка сети. ЭПРА имеют коэффициент мощности 0,98, тогда как электромагнитные ПРА с компенсирующим конденсатором лишь 0,9 - 0,92.
2. Электронные ПРА обеспечивают намного меньший уровень гармоник, особенно на частоте 150 Гц.
3. При колебаниях напряжения сети в пределах 10% уровень полезной мощности ЭПРА остается практически постоянным, а для электромагнитных ПРА это не так. Отчего это столь важно? Неприятной особенностью металлогалогенных ламп является то, что при изменении подводимой мощности изменяется не только яркость, но и цвет. Это особенно характерно для ламп с керамической горелкой.
4. Большинство ЭПРА работают как при переменном напряжении сети, так и при постоянном 198 - 254 В.
5. При рабочем напряжении 230 В разница в производительности составляет около 50% (потери составляют
13,6 Вт для электромагнитного и 7,1 Вт для электронного ПРА при системной мощности 90 и 80 Вт соответственно).
Выигрыш в производительности получается тем больше, чем меньше системная мощность. Поэтому целесообразно использовать ЭПРАдля ламп мощностью до 70 Вт, при большей мощности их применение не дает заметной выгоды по сравнению с электромагнитными ПРА.
В то же время несомненным преимуществом электромагнитных ПРА по сравнению с электронными является их высокая помехозащищенность и электромагнитная совместимость.
Как известно, главная эксплуатационная проблема металлогалогенных ламп заключается в том, что такая лампа не может быть перезапущена немедленно после отключения: ей нужно дать остыть в течение приблизительно 10 минут. Полный световой поток устанавливается через 5- 10 минут после включения; примерно через 3 минуты светоотдача достигает 80%.
На самом деле существуют приборы для горячего запуска металлогалогенных ламп. Они используются совместно с электромагнитными ПРА и требуют специального сетевого автомата и особого цоколя у лампы, поскольку развивают напряжение около 40 кВ. Они применяются для ламп мощностью от 150 до 400 Вт.
Есть две основные технологии зажигания металлогалогенных ламп - импульсная и резонансная. В первом случае формируются импульсы напряжения 5 кВ продолжительностью около 2 миллисекунд во втором на лампу подается синусоидальное напряжение порядка 3,5 кВ в течение более длительного промежутка времени. У резонансной технологии есть по меньшей мере два очевидных преимущества: прибор получается компактнее, а лампа служит дольше.
В различных электронных ПРА Vossloh-Schwabe применяются обе технологии зажигания. Причем в тонком ЭПРА (обзор аппаратов VS смотри ниже) импульсы подаются непрерывно один за другим в течение 18 минут, после чего лампа, если не зажглась, отключается, а в новом стандартном ЭПРА импульсная технология несколько усовершенствована: за серией импульсов длительностью 30 секунд следует пауза продолжительностью 90 секунд, затем повторяется серия импульсов и ТА Если лампа зажглась, то импульсы прекращаются. Если лампа не зажглась в течение 18 минут, она отключается, и чтобы повторить запуск, необходимо выключить и снова включить светильник. В компактном ЭПРА используется усовершенствованная резонансная технология зажигания. Синусоида подается на лампу в течение 1 секунды, после чего следует трех-секундная пауза, и далее все повторяется до зажигания лампы. Отключение при неудаче происходит через 30 минут, однако в норме эта технология запускает лампу быстрее - примерно через 3-5 минут остывания.
Применение улучшенных технологий запуска, когда чередуются периоды подачи напряжения и паузы, предполагает наличие в устройстве таймера.
Компания Vossloh-Schwabe предлагает три типа ЭПРА ЕНХ для металлогалогенных ламп: стандартные для ламп мощностью от 35 до 150 Вт, работающие на частоте 120 Гц; тонкие для ламп 35 и 70 Вт (частота 120 Гц); и компактные для ламп 20 и 35 Вт, которые работают на частоте 170 Гц. Когда-то считалось, что вряд ли будут созданы металлогенные лампы мощностью менее 35 Вт. Но появилась двадцативаттная лампа GE, и скоро Osram предложит свой аналог. Эти лампы призваны заменить галогенные лампы мощностью 70 Вт. Компактный ЭПРА как раз для них и создан.
Все эти приборы предлагаются в трех комплектациях. Самая простая - без крышки для встраивания в светильник. Следующая - с пластмассовой крышкой. В третьей комплектации, включающей устройство, ограничивающее натяжение кабеля, ЭПРА может использоваться как независимый прибор. Именно в такой комплектации продается 80% всех аппаратов. По желанию независимый ЭПРА с ограничителем натяжения комплектуется кабелем и штекером.
Интересно, что ЭПРА VS позволяют параллельно с металлогалогенной лампой подключить обычную лампу накаливания мощностью до 300 Вт, которая горит в течение первых 3-10 минут, пока не зажжется металлогалогенная лампа. Этот прием незаменим там, где высоки требования безопасности, предъявляемые к освещению: в банках, супермаркетах и т.п.
Электромагнитные ПРА для люминесцентных и газоразрядных (металлогалогенных и натриевых) ламп представил Николай Зайтц, бренд-менеджер по VS-электромагнетике.
Компания Vossloh-Schwabe производит в год 70 млн электромагнитных ПРА для люминесцентных ламп и 6 млн для газоразрядных. Головным является завод в Урбахе (Германия), здесь же находится и управление компании. На этом предприятии производится 20 млн ПРА для люминесцентных, 6 млн ПРА для газоразрядных и 4 млн транформаторов для низковольтных ламп. На заводе в Коль-маре (Франция) производится 33 млн ПРА для люминесцентных ламп в год. Завод в Тунисе производит 6 млн ПРА для люминесцентных и 1 млн ПРА для газоразрядных ламп в год. 90% продукции, которая здесь изготавливается вручную, потребляет африканский рынок. На заводе в Бангкоке (Таиланд) производится 6 млн ПРА для люминесцентных ламп в год только для локального рынка.
Решающим отличием электромагнитных ПРА Vossloh-Schwabe является то, что 100% приборов имеют прослойку из тонкой алюминиевой фольги; эта запатентованная технология позволяет свести к минимуму возможные отклонения по току. Благодаря ей аппараты VS имеют знак ENEC, гарантирующий соответствие эксплуатационных характеристик условиям производителей ламп.
Изолирующая фольга в ПРА VS изготавливается из высококачественного полиэстра и выдерживает большие температуры, чтобы аппарат нормально функционировал при перегрузках и коротком замыкании. (В дешевой продукции почти всегда используется бумажная пленка.)
Металл для конструкции также берется особый. Vossloh-Schwabe использует семь видов специальной электродинамной стали.
Лак для медной обмотки, который используется в ПРА VS, выдерживает температуру 165 °С.
И, наконец, каждый прибор перед продажей трижды проходит проверку, чем обеспечивается разброс параметров отдельных устройств в пределах 1,5%.
Товарная линейка электромагнитных аппаратов, представленных в докладе, включает в себя четыре прибора для люминесцентных и два - для газоразрядных ламп.
Стандартный ПРД предназначенный для люминесцентных ламп всех напряжений и мощностей, - самый дешевый ПРА Vossloh-Schwabe. В то же время он соответствует классу энергосбережения В1 по классифика ции CELMA. Низкой цены удается достичь благодаря тому, что для аппарата выбрана форма, близкая к оптимальной - квадратной (соотношение высоты к ширине 28x41 мм).
Плоский ПРА с размерами 18x41 мм подходит для специальных применений, но с трудом соответствует требованиям класса В2. Ранее этот аппарат являлся стандартным.
Тонкие ПРА с размерами 28x28 мм предназначены для специальных применений и с трудом соответствуют классу В2.
Моноблочная аппаратура для компактных люминесцентных ламп от 7 до 26 Вт содержит ПРА, конденсатор и клеммы для подключения светильника, объединенные в едином компактном корпусе; выпускается в одно- и двухламповой версии и предназначена для монтажа в межпотолочном пространстве.
Моноблок для металлогалогенных и натриевых ламп мощностью от 35 до 150 Вт содержит ПРА с термовыключателем (запатентованная технология 'интеллектуального' теплового отключения), импульсно-зажигающее устройство и компенсирующий конденсатор. Этот моноблок является новым стандартом VS для газоразрядных ламп. Он снабжен устройством для ограничения натяжения проводов и допускает подключение кабеля длиной до 10 метров (в отличие от обычных двух). Моноблок сертифицирован на знак ENEC, имеет класс защиты IP 40 (за счет клеммной колодки, у корпуса он выше). Будет выпускаться и более дешевая версия моноблока без термовыключателя.
Новая разработка компании - моноблок для газоразрядных ламп от 35 до 600 Вт. Моноблок включает в себя импульсно-зажигающее устройство, компенсирующий конденсатор и клеммы для подсоединения светильников, а также разъемы для подключения к ПРА VS. Это устройство монтируется непосредственно в светильнике. Возможная протяженность кабеля составляет 10 метров.
Производство светодиодных модулей стало одним из приоритетных направлений деятельности компании Vossloh-Schwabe в 1979 году, когда было основано предприятие в городе Камп-Линтфорт в 35 км от Дюссельдорфа. С 2000 года оно носит название Vossloh-Schwabe Optoelectronic. В 2001 году там возник отдел по производству светодиодов для освещения. В 2002 году произошло слияние с компанией Matsushita Electric.
Компании принадлежит патент на технологию СОВ (chip-on-board) для белых светодиодов, которая позволяет разместить до 70 кристаллов на 1 см- подложки, причем обеспечивается эффективный теплоотвод от р-п-переходов, что крайне важно для увеличения мощности и продления срока службы светодиодов.
Доклад о новинках светодиодной продукции Vossloh-Schwabe Optoelectronic сделал Карстен Шаффарц, бренд-менеджер по VS-светодиодам.
Основными направлениями деятельности Vossloh-Schwabe Optoelectronic являются производство светодиодных модулей (о них 'Цоколь' рассказывал в первой части статьи 'FAQ про LED' в №1 за 2004 год), в том числе по технологии СОВ, а также производство конверторов для питания светодиодов и устройств управления цветом по технологии RGB. Компанией разработана полная система инсталляции светодиодных модулей при помощи специальных соединителей, что делает инсталляцию простой и удобной.
Интересной новинкой, представленной на семинаре, была гибкая лента со светодиодами, изготовленными по SMD-технологии, длиной до 10 метров. Ленту можно резать по местам пайки, подбирая куски нужной длины.
Был представлен также двухкри-сталлический белый светодиод мощностью 2 Вт. Его светоотдача составляет 30 лм/Вт. Как видно, Vossloh-Schwabe Optoelectronic буквально 'наступает на пятки' компании Luxeon, производящей самые мощные в мире белые светодиоды.
Светодиодными модулями VS подсвечены такие сооружения, как торговый центр в Цюрихе и мост Нельсона Манделы в Йоханнесбурге, где использованы светодиодные прожекторы, управляемые по технологии RGB.
Надо отметить, что компания Vossloh-Schwabe сама не производит чипы для светодиодов, а использует кристаллы ведущих мировых производителей. Компании принадлежат лишь технологии производства корпусных светодиодов и светодиодных модулей.

Алексей Рябов
Опубликовано в журнале 'Цоколь' № 6