Világítás korszerűsítés. Magyar fejlesztésű elektronikus fénycsőelőtétek

Egy magyar vállalkozás a világítás technika, a világítás korszerűsítés terén a fénycsőelőtét-elektronikai piac megújítását tűzte ki zászlajára.

A világítás technikai fejlesztés során az új típusú elektronikával szemben az alábbi követelményeket fogalmazták meg: megfelelő EMC-zavarszűrés, „intelligens” működés, érintésvédelem, a cos Fi értékének javítása (közel 0,99), jelentős mértékű energia-megtakarítás és hosszabb élettartamú, üzembiztos üzemeltetés 40 KHz-en.

További lényeges elvárás volt, hogy az elektronika ne csak az új, hibátlan fénycsöveket legyen képes működtetni, hanem az ép izzítószál nélküli, azaz a rossz fénycsövet is, mégpedig az érvényben lévő előírásoknak és szabványoknak megfelelően. A fenti elvárások közül a legtöbb teljesítésre került: az alábbi összefoglalásban a világítás korszerűsítés technológiai ismertetésére és a gazdasági megtérülésre helyezzük a hangsúlyt.

A kifejlesztett elektronikus fénycsőgyújtók a hagyományos (fojtós-trafós) elektronikával összehasonlítva akár 30-50%-os energia-megtakarítást is eredményezhetnek, és az elektronikus előtétekhez képest is akár 15-20%-os fogyasztáscsökkenés érhető el. Az előtéteket alapvetően a T8-as fénycsövekhez fejlesztették ki.

■ Technológia, működés és telepítés
A hagyományos (fojtós-trafós) előtéttel való összehasonlítás során már első ránézésre is megállapítható a világítás technika két területét képviselő elektronikák közti különbség: a hagyományos termék felépítése jóval bonyolultabb (vasmag, gyújtók, gyújtófoglalatok, fázisjavító kondenzátor), az új típusé jóval egyszerűbb: ezáltal csökken a meghibásodások lehetősége, sokkal egyszerűbb az installálás. Az alapvető különbség a működési elvet tekintve az, hogy a világítás technika hagyományos elektronikái termikus elven működtetik a fénycsöveket. Ez azt jelenti, hogy a fénycső 2 végén lévő izzítószálat (katód) izzásba hozzák, ezért ezt meleg katódos indításnak nevezzük. A közölt hő hatására a fénycsőben lévő gáztöltet atomilag gerjesztett állapotba lép, és közben fotonokat bocsát ki. Hőt használtunk a fénycső beüzemelésére.


Az új típusú előtétek hidegkatódos gyújtásúak,
 melynek révén az izzítószálat nem hozzuk izzásba, hanem a fénycső két vége között olyan nagy feszültséget gyújtunk (gyújtási feszültség: 800-1300 V), ami önmagában begerjeszti a gáztöltetet, azt atomilag gerjesztett állapotba hozza. Mérések igazolják, hogy az előtétek fénykibocsátása ugyanolyan vagy jobb, mint a hagyományos előtéteknél. 

Sőt, a gyártás során parametrizálhatók ezek az értékek: ha a felhasználónak kevesebb fényre van szüksége, és a fogyasztást nagyon le szeretné csökkenteni, akkor megoldható az, hogy a fényenergia 10-15%-kal csökkenjen (ez az emberi szem számára alig érzékelhető), közben a fogyasztás 10-20%-kal szintén mérséklődik. Alapesetben úgy vannak beállítva az elektronikák, hogy ugyanazt a fénymennyiséget produkálják alacsonyabb fogyasztás mellett. Ezáltal az előtétek hozzájárulnak a világítás technika korszerűsítéséhez.

A hagyományos előtét működésekor lehet látni, hogy 1-2 villanást követően világít folyamatosan a fénycső. Az első kellemetlen élmény az 50 Hz-es vibrálás, ami a hálózati feszültség 50 Hz-es frekvenciájából adódik. Sajnos a vasmagos elektronikák nem tudják kiküszöbölni ezt a vibrálást, azt továbbadják a fénycsőnek. Másodpercenként 50-szer történik villanás, ezt még az emberi szem érzékelni tudja.

 

Ez a jelenség egy idő után fejfájást okozhat, zavarja a szemet stb. Magyarországon a fénycsövek 80-85%-ánál a fojtós-trafós előtéteket használják. Ezzel ellentétben az új típusú, korszerű  világítás technikai előtét működésekor szemmel láthatóan nincs jelen az 50 Hz-es vibrálás, ugyanis az elektronika 38 KHz-en működik, vagyis majdnem 800-szor nagyobb frekvencián üzemeltetjük a fénycsövet, mint a hagyományos előtét. Ezt a vibrálást az emberi szem már nem tudja érzékelni.

Egy kiégett fénycsövet, melyben a katódszál már teljesen elégett és a fénycső végein is szemmel látható a feketedés, a hagyományos előtétek már nem képesek begyújtani. A világítás korszerűsítése céljából kialakított új típusú elektronikák használatával a fénycsövek élettartama is meghosszabbodik, hiszen amíg gáztöltet van a csőben, addig az elektronika begyújtja azt, mivel működés során nem használjuk a katódszálakat az izzításra. A fénycső itt a használat során nem kiég, hanem elöregszik. Minden, a piacon jelenlévő armatúrával kompatibilis az eszköz, utólag is beépíthető a hagyományos előtét mellé, de akár ki is szedhetjük azt. Egységnyi idő alatt a villanyszerelők 2-3-szor annyi előtétet szerelnek fel, mint hagyományosat.

Megtakarítás
A világítás korszerűsítésével az elektronika használatából adódó megtakarítás 3 tényezőből tevődik össze.

1. Fogyasztás csökkenése
Amint már kiemelésre került, ez tapasztalataink szerint 30-50 % között van. Hogy miért ilyen széles ez a tartomány? Mert függ attól, hogy milyen fénycsövet és gyújtót, illetve trafót használunk, melyik gyártó gyártotta, mikor szerelték be. Pl. egy 1975-ben beszerelt előtét cseréjénél akár 55%-os megtakarítás is elérhető. Konkrét példát a BKV aluljáróiban végzett világítás korszerűsítési munkálatok, az itteni mérések szolgáltatnak. Minél magasabb teljesítményű fénycsőről van szó, annál hamarabb fog megtérülni az új előtét. Értelemszerűen tehát a 2×58 W térül meg a leggyorsabban, és az 1×18 W a leglassabban. A másik tényező, amitől függ a megtérülési idő, az a világított órák száma/év. Egy évben 8760 óra van: annál a fénycsőnél, ami 4000 órát világit, kétszer annyi idő kell a megtérülésre, mint annál, amelyik 8000 órát világít évente. 8760 óra üzemcsarnokok, aluljárók, 3-műszakos gyárak esetében jellemző.

 

2. Fénycső élettartama és cseréje
Mivel a fénycsövek izzószála nem kerül felhasználásra, az újfajta világítás technikához csak a benne lévő alacsony nyomású gázra van szükségünk, ezért a fénycsövek élettartama két-háromszorosára növekedhet. Volt olyan felhasználó, aki négyszeres élettartam-növekedésről számolt be. Tehát amíg gázt tartalmaz a fénycső, addig ezekkel az előtétekkel be lehet gyújtani a fénycsövet. A fénycsövek nem „cserélik ki magukat”, komoly munkaerő-költsége van egy-egy fénycső-cserének: ki kell fizetni a munkaidőt, az emelő- darut, a karbantartási munkálatokat.

3. Szabályozás
A szabályozás nem más, mint a feszültség csökkentésével elérhető fogyasztás-mérséklés a világítás korszerűsítésével. Ezt eddig csak az izzószálas fényforrásokkal lehetett megoldani. Fénycsöveknél nem működött, mert ha a gyújtási feszültség bizonyos szint alá csökkent, akkor a fénycső nem világított, meghatározott feszültség alatt nem működik a vasmagos kivitel. A piacon vannak olyan elektronikus előtétek is, amelyek a fojtós-trafós kivitelhez hasonlóan melegkatódosak, az izzószálat gyújtják be, ezzel a termikus hatással gerjesztik a gáztöltetet, működési elvüket tekintve kapcsoló üzemű tápok.

Ezeket a kapcsoló üzemű tápokat nem lehet dimmelni, nem lehet feszültség-csökkenést elérni rajtuk. Létezik már ugyan néhány ilyen tápegység, de meglehetősen drágák, rossz a hatásfokuk. A világítás technika új elektronikája tartalmazza a dimmelhetőséget, a feszültség-csökkentéshez akár egy toroid trafót is használhatunk. Ez a funkció minden termékben benne van, és feszültség-csökkentéskor az eszköz nem vesz fel több áramot. Elvégeztek sötétkamrás meréseket is arra vonatkozóan, hogy a feszültség csökkentésével a fényerő hogyan változik. Az erről készült mérési jegyzőkönyvben megállapították, hogy lineárisan csökken a fényerő a feszültség csökkentésével, vagyis nem csökken jobban a fényerő, mint ahogy a feszültséget csökkentjük.

 

További előnyök
Az elektronika nem csak váltóárammal, hanem egyenárammal is működtethető. Áramszünet esetén a legtöbb helyen vészvilágítást kell kiépíteni, szünetmentes tápegységgel. Óriási előny ennél a korszerű világítás technikai elektronikánál az, hogy nem kell vészvilágítást kiépíteni, hanem egyenárammal, akár a szünetmentes akkumulátorról is működtethetők ugyanolyan csökkentett fogyasztással, mint váltóáram esetén.

Ha hagyományos előtétet működtetnek egyenárammal, akkor az új típusú elektronika 40-50%-kal tovább fog működni, mint a fojtós-trafós. Az elektronika képes arra, hogy mozgásérzékelő rendszerrel legyen összekötve. A sok ki- és bekapcsolás sem a fénycsövet, sem az elektronikát nem terheli meg úgy, mint a hagyományos elektronikát. A világítás technika ezen darabjával további olyan előnyökre lehet szert tenni még, amik nem a világítással kapcsolatosak közvetlenül.

Az elektronika kiszűri a hálózati tranzienseket (zavarszűrés, zavarok esetén nagyobb a hőtermelés): mivel magas a cos fi értéke, képes arra, hogy a hálózat minőségét is feljavítsa. Olyan helyeken, ahol induktív fogyasztókat, pl. villanymotorokat, klímakompresszorokat használnak, amelyek lökésszerű hatásokat tudnak elérni a hálózatban, az a tapasztalat, hogy az új típusú elektronika kisimítja ezeket a tranzienseket, a váltóáram szinuszgörbéjét, ezáltal még jobban csökkenti a meddőfogyasztást.

 

Világítás korszerűsítési referenciák
A magyar szabadalmaztatású termék ma már számos nagyvállalat ipari létesítményében, üzemszerű körülmények között működik. Csupán néhány példát kiragadva: Michelin Hungária Kft.; Schiller Autóház; Flextronics Kft.; Gabfer Szerszámgyártó Kft.; TTC Magyarország; Koelner Hungária Kft.; BKV; OMV benzinkutak; Shell benzinkutak; Állami Nyomda Nyrt.; Maritime Kft.; NABI Gyártó Kft.; Legrand Zrt.; Puma Hungária Kft.; Fornetti Kft.; Humanic; Decathlon; Dreher Sörgyárak stb.

Az OMV kúthálózat műszaki igazgatója rendes felülvizsgálatainak egyikén észrevette, hogy a megvilágítási szint nem elégséges, magyarán szólva a helyiségben sötét volt. Nos, ekkor mintegy 36 db 55 W-os fénycső működött (hozzá kell tenni, hogy már ezek is energiatakarékos kivitelűek voltak).

Általában is kiemelhető, hogy maga a világítási hálózat egyáltalán nem volt elöregedve, például már elektronikus gyújtók voltak korábban is felszerelve. A világítás korszerűsítése során a cég képviselői a teljes armatúrát kicserélték: tehát nem csupán az előtétekre korlátozódott a felújítás, hanem új fénycsövek is beszerelésre kerültek. 4×18 W-os lámpatesteket alkalmaztak, és az ehhez tartozó elektronikák élőtesztjére itt került sor először. Itt nem szimulációs asztalon került sor a tesztelésre, hanem életszerű üzemi környezetben lehetett megvizsgálni például azt, hogy az előtétek hogyan reagálnak a különböző áramingadozásokra.

Az új világítás technika kivitelezése csupán néhány napot vett igénybe: tekintettel arra, hogy a benzinkút 24 órás üzemben áll, nagy gondot kellett fordítani a szakaszos munkavégzésre. A világítástechnikai rekonstrukció keretében sor került még a kútoszlopok feletti armatúrák cseréjére is: az álmennyezetről lelógó higanygőz-lámpákat süllyesztett kialakítású fémhalogénekre cserélték (2 db 150 W-ost 2 db 70 W-osra). További lépés volt a felújítás során az élvilágítók cseréje is: 60 W-os fénycsöveket 51 W-osakra cseréltek – 175 méteren.

A fénymérések tanúsága szerint az átalakítás után a fényerő mintegy két és félszerese lett a korábbinak. A komplexum fogyasztása átlagosan havi 10 000 kW-ot tett ki. Ezt természetesen úgy kell érteni, hogy nyáron csak este, télen már délután három órától fel kell kapcsolni a kültéri világítást. A rekonstrukció nyomán mintegy 10-15%-os fogyasztáscsökkenés állt elő, így a számla értéke 450 000 forintról kb. 370 000 forintra csökkent. Előzetesen 30% fölötti megtakarítással kalkuláltak: az erősebb megvilágítási szint elérése érdekében alkalmazott plusz fénycsövek nélkül a megtakarítási szint elérhető lett volna. Ami kisebb nézeteltérést okozott az üzemeltető és a kivitelező között, az a színhőmérséklet kérdése volt: először 6000 K-es fénycsöveket telepítettek, majd az összes fénycsövet 4000 K-esre cserélték.

 

Villanyszerelők lapja épületvillamossági szaklap 2012.3

Világítás korszerűsítés. Magyar fejlesztésű elektronikus fénycsőelőtétek