Világítástechnika

A fény forrása VI.

2006/12. lapszám | netadmin |  5834 |

Figylem! Ez a cikk 20 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A fény forrása VI. A fénycsövek alkalmazástechnikája, üzemeltetése Manapság a világítástechnikával foglalkozó szakemberek részére a fénycsövek széles választéka áll rendelkezésre. Talán ez a legnagyobb számú fényforrástípus, ha a teljesítmén...

A fény forrása VI.

A fénycsövek alkalmazástechnikája, üzemeltetése
Manapság a világítástechnikával foglalkozó szakemberek részére a fénycsövek széles választéka áll rendelkezésre. Talán ez a legnagyobb számú fényforrástípus, ha a teljesítmény, színhőmérséklet, színvisszaadás, átmérő, hossz, forma, fejelés, szerinti besorolásukat figyelembe vesszük. A széles választéknak köszönhetően alkalmazhatóságuk is sok lehetőséget biztosít a szakemberek számára. Az alkalmazástechnika tekintetében még ma is rengeteg téveszme kering a fénycsövekkel kapcsolatosan úgy a lakosság, mint a villanyszerelők körében.
Lényeges kérdés a gyakorlatban az, hogy melyik fénycsövet hová ajánljuk felszerelésre ahhoz, hogy a lehető legjobb látási komfortot hozzuk létre a térben. A gyakori nem szakszerű fénycsőhasználat ugyanis az idők során oda vezetett, hogy ha ma megkérdezünk embereket, hogy ki az, aki szereti a fénycsöves világítást, nagyon kevesen adnak pozitív választ. Egy felmérés során, amelyet irodai dolgozók körében végeztek el, kimutatták, hogy a hagyományos fénycsöves világítású helyiségekben dolgozók 40%-a fejfájásra és látási zavarokra panaszkodik. A villogás és a zúgás mellett mindenféle más kifogással élnek általában, amelyeknek többsége már régen elveszítette aktualitását, de a rossz tapasztalat megmaradt bennük. Ezen változtatni csak a helyes és szakszerű fénycsöves világítási berendezések szerelésével lehet.
Hogyan válasszunk és vásá-
roljunk szakszerűen fénycsövet?
A helyes fénycsőválasztás nem korlátozódik csak e termék teljesítmény-megjelölésére. Az alábbiakban ismertetetjük mindazon szempontokat, amelyeket az eladónak célszerű felsorolni ahhoz, hogy a megfelelő minőségű árut kapja a vásárló. A fénycső
. teljesítményét, wattban,
. átmérő szerinti típusát (T 12-38 mm; T 8-26 mm; T 5-16 mm; T 2-7 mm),
. színhőmérsékletét (2700 K, 3000 K, 3500 K, 4000 K, 5400 K, 8000 K),
. színvisszaadását (1A-ötsávos; 1B-háromsávos; 2A, 2B-standard),
. hosszát, amennyiben speciális méretűre van szükség,
. speciális termékek esetében ezek egyéb jellemzőit (UV, germicid, szolárium stb.).
Nagyon fontos, hogy üzemelő fénycsöves világítási rendszer karbantartása alkalmával a sötét címeket mindig a működőképesekkel azonos színvisszaadásúra és színhőmérsékletűre cseréljük (egyedi csere esetén), másként eljárva úgy esztétikailag, mint a látási komfort szempontjából rontunk a berendezés színvonalán. Csoportos csere esetében át lehet térni más színhőmérsékletű vagy jobb színvisszaadású fénycsövek használatára, amennyiben ilyen igény merül fel a helyiségben ülők részéről. Amennyiben induktív előtéttel működnek a fénycsöves lámpatestek, minden csere alkalmával a gyújtót is cserélni kell! A cseregyújtó típusára is érdemes odafigyelni, mert ennek milyensége függ a fénycső teljesítményétől és a kapcsolás módjától.
A gyújtókból működési elvüket tekintve két típust különböztetünk meg: a glimm-gyújtót és az elektronikust (nem tévesztendő össze az elektronikus előtéttel!). Ez utóbbit nem szükséges minden fénycsőcsere alkalmával kicserélni. Az előtét tekintetében (mert a fénycső nem transzformátorral, hanem előtéttel, vagy más szóval fojtótekerccsel működik) minden fénycsőhöz csak a hozzá tervezett használható. Az előtétek a fénycső üzemi tulajdonságaihoz vannak méretezve, és azoknak meg kell felelniük, egyébként sem fényáram, sem élettartam tekintetében nem teljesítik a katalógusban közölt adatokat. A legújabb rendelkezések szerint már csak a veszteségszegény előtétek használhatók hazánkban is a világítási berendezésekben.

Ha már sikeresen beszereztük a szükséges termékeket, nézzük át a fénycsőkapcsolásokat!
Induktív kapcsolás
Az 1. ábra vonatkozásában rögzíteni szükséges, hogy amenynyiben a fénycső áramkörében előtétként csak egy fojtótekercset használunk, akkor az áramkörben csak induktív áramkomponens folyik. Ebben az esetben a teljesítménytényező (cos fi) kb. 0,5. Induktív kapcsolású lámpatestekkel szerelt, nagyobb fénycsöves világítási rendszerek esetében a meddő energia csökkentése céljából központi kompenzálásról szükséges gondoskodni.

Kapacitív kapcsolás
A 2. ábrán látható kapcsolás esetében az előtéttel sorba kötünk egy kondenzátort, ez már kapacitív áramkomponenst hoz létre.

Duókapcsolás
A 3. ábra azt a kapcsolási elrendezést mutatja be, mely szerint az egyik fénycsövet induktív, a másikat pedig kapacitív előtéttel üzemeltetik. Ez nem más, mint az előbbiekben bemutatott két kapcsolási mód párhuzamos kapcsolása. A kapacitív áramkorlátozást soros L-C kapcsolással valósítjuk meg, azonban ügyelni kell arra, hogy a soros kondenzátor mindig a fázis felőli oldalra kerüljön, egyébként az induktív előtétben túl magasra nő a feszültség. Ebben az esetben az áram fáziseltolása megszűnik, és a teljesítménytényező 0,95 körüli lesz. E kapcsolási mód esetében a lámpatest sztroboszkóphatása megszűnik, mivel a fénycsövek sötét és világos periódusai átfedik egymást (tehát nem érzékelhető villogás a térben).

Párhuzamos kompenzáció
Az induktív kapcsolás fázistényezőjének kompenzálása céljából a hálózattal párhuzamosan kondenzátort kötünk (4. ábra). Amennyiben az induktív áramkomponensnek megfelelően méretezett a kondenzátor, úgy a teljesítménytényező 0,9 körüli lesz. Ebben az esetben nem szükséges a központi kompenzálás a világítási berendezéshez. A lámpatestek rendelésénél általában külön opcióként hozzáférhető a kondenzátor gyári beszerelése. Úgy az új szereléseknél, mint a lámpatestpótlás vagy -csere estében jó, ha ismerjük az alaphálózat kompenzálásának módját. Ennek megfelelően rendelhető a lámpatest kondenzátorral szerelten vagy anélkül. Az ilyen kompenzáció zavarhatja az áramszolgáltatók hangfrekvenciás körvezérlését.

Soros kapcsolás
Mivel e kapcsolási módnál a hálózati feszültségnek minimum a kétszeresének kell lennie a fénycső égésfeszültségének, ezért maximum a 18 W-os fénycsöveket lehet soros kapcsolásban üzemeltetni (5. ábra)! A nagyobb teljesítményű fénycsövek égési feszültsége már túl nagy ahhoz, hogy ezt a feltételt teljesíteni lehessen!

Rapidstart-kapcsolás
Ebben az estben a fénycső gyújtó nélkül is üzemeltethető (6. ábra). A gyújtást egy ún. gyújtócsík segíti, amely 20 mm-nél nem lehet távolabb a fénycsőtől, és le kell földelni. E kapcsolási módban a gyújtócsíkkal gyártott fénycsöveket ajánlott használni! A robbanásbiztos lámpatesteknél használatos e kapcsolási mód.

Működtetés elektronikus előtétekkel
Az előbbiekben bemutatott kapcsolási módok hagyományos előtéteket használtak. Ezek vasmagos tekercsek, amelyekben réz-, illetve vasveszteség keletkezik. Mint ahogy azt írásunk elején is említettük, napjainkban már csak a veszteségszegény előtétek használata engedélyezett. A nyersanyagok világpiaci árának drasztikus emelése miatt, a hagyományos előtétek ára jelentősen megemelkedett, ezáltal csökkent az árkülönbözet az elektronikus előtétekéhez képest. Amenynyiben figyelembe vesszük az elektronikus előtétek előnyös tulajdonságait, rájövünk, hogy megéri ezekkel üzemeltetni a fénycsöves világítási rendszerünket!
Időközben kutatások bizonyították, hogy az 50 Hz-nél nagyságrendekkel magasabb frekvenciájú üzemeltetés tovább csökkenti az előtét alkatrészein a veszteségeket, az alkalmazott félvezetők jobban stabilizálják a lámpa munkapontját, valamint jelentősen nő a gyújtási készség. S ami nagyon érdekes, a nagyfrekvencia érezhetően növeli a fénycső fényáramát is. A kisméretű áramköri elemek felhasználása révén az elektronikus előtétekbe funkciójukon kívül egyéb pluszszolgáltatások is beépíthetők (pl. fényáram-vezérlés stb.).

Tekintsük át tételesen az elektronikus előtétek alkalmazásának műszaki előnyeit!
Széles feszültségtartományban üzemeltethetők, általában 220 V-10%-tól 240 V+6%-ig.

50-60 Hz frekvenciatartományban és egyenárammal is működtethetők.
A fénycső teljesítménye és fényárama független a hálózati feszültség nagyságától, azaz pl. a feszültségingadozások nem észlelhetők a világításban.

Az egyetlen gyújtóimpulzust a pontosan méretezett katódelőfűtés előzi meg, így a lámpa begyújtása igazi "lágyindítással" történik.

A lágyindításnak és a nagyfrekvenciás üzemnek köszönhetően a fénycső élettartama körülbelül 1,5-szeresére nő.

A közel 30 kHz frekvenciás üzemelés esetén a névleges fényáram kibocsátása mellett a fénycső teljesítménye 10%-kal csökkenthető. (Ezért lehetséges az, hogy a 36 W-os fénycsövet és előtétet tartalmazó áramkörben összesen 35 W teljesítmény mérhető!)

A teljesítménytényező közel 0,95 értékű, tehát nem szükséges a fáziskompenzálás.

A fénycső alacsony hőmérsékleten is (-20 °C) biztosan begyújt.

Az elektronika kikapcsolja a hibás, működésképtelen fénycsövet.

Speciális kivitelű előtét segítségével a fénycsöves világítás szabályozhatóvá (dimmelhető) válik.

A kisebb teljesítményfelvétel miatt a fénycső és az előtét kevésbé melegszik.

A nagyfrekvenciás üzemelésnek köszönhetően az élettartam során a fénycső fényárama sokkal kisebb mértékben csökken. Fontos szempont, hogy a fénycsővillogás elmarad, tehát jobb vizuális komfortot biztosít.

A nagyfrekvenciás üzemnek köszönhetően nő a fénycső fényhasznosítása, azaz a lm/W-értéke, tehát a fénycső nagyobb hatásfokkal alakítja át a villamos energiát fénnyé.

Széles feszültségtartományban stabil a villamosenergia-felvétele.

Súlya jelentősen kisebb, mint az induktív előtété

Hálózati túlfeszültség esetén képes megvédeni saját áramköreit és természetesen a fénycsövet is.

Rövidzár esetén saját magát leválasztja a hálózatról.

Bekapcsoláskor az elektronikus előtét elektromágneses sugárzása lényegesen kisebb, mint a hagyományos gyújtóé, következésképp nem zavarja az érzékeny műszerek, stúdiók, telefonközpontok vagy számítógépek munkáját.

Kiszűri a táphálózaton előforduló káros tranzienseket, és a hálózatra sem engedi ki a több MHz-es felharmonikusokat.

Kis méretük miatt csökkenthető a lámpatestek mérete is, ezáltal nyersanyag- megtakarítást eredményez.

Az előtét élettartama hosszú.
Az alkalmazás gazdasági előnyei

A fénycsövek élettartama átlagosan 50%-kal nő.

Az új rendszer 25%-kal kevesebb energiát fogyaszt azonos fényáram mellett!

Fényszabályzó készülék alkalmazásával további villamos energia takarítható meg.

Kisebb teljesítmény köthető le az áramszolgáltatónál.

A kisebb teljesítményfelvétel eredményeképpen kisebb keresztmetszetű kábelek alkalmazhatók.

Kevesebb karbantartást igényel.

Kisebb villamosenergia-fogyasztás kisebb erőművi kapacitást igényel.

A helyiség hűtése kevesebb energiát követel meg.

A nyersanyagok árának emelkedése következtében ára már megközelíti a hagyományos előtétek árát.

Az elektronikus
előtétek hatása az ember
egészségére és közérzetére

Forgó tárgyak megvilágítása esetén a sztroboszkóphatás elmarad, ezáltal csökken a balesetveszély.

Az új rendszer csendesen működik.

A fénycsövek villogásmentesen gyújtanak és működnek.

A fénycső élettartama végén nem tapasztalható a ciklikus kialvásnak nevezett zavaró gyújtási kísérletsorozat.

A hallófrekvencia fölötti üzemelésnek köszönhetően a szemkifáradás és a fejfájás veszélye elenyésző, ezáltal elkerülhető a dolgozók korai kimerültsége, nő az összpontosítási készségük.

Szabályozhatóságának köszönhetően a mesterséges világítás szintje könnyen összehangolható a helyiségbe jutó természetes fénnyel.

Az energia- és anyagmegtakarítás révén kevesebb hulladék kerül természetes környezetünkbe.

Az elektronikus előtét rendelkezik néhány hátrányos jellemzővel is. Az érzékeny alkatrészek révén a magas hőmérséklet és a nagy páratartalom káros hatással lehet a készülékre. Külsőtéri, illetve szélsőséges környezeti hőmérsékletű alkalmazása csak bizonyos feltételek mellett történhet. Azonban az átlagos, főleg belsőtéri körülmények között működő fénycsöves világításban kiválóan üzemel, és a szakszerű beszerelés pillanatától számítva egyáltalán nem igényel külön kezelést és karbantartást.
A költségmegtakarítás abból jelentkezik, hogy hosszan tartó üzemelés során az elektronikus előtétekkel ellátott világítási rendszer jóval kevesebb villamos energiát fogyaszt, mint az induktív fojtótekercses kapcsolás esetén. Mint azt már az előzőekben is említettük, napjainkban az elektronikus előtétek valamennyi változatát fényáram-szabályzós kivitelben is gyártják, ezek segítségével tovább növelhető az energiamegtakarítás.
Az elektronikus előtéteket sokan gyártják, azonban a gyártmányok között igen nagy különbségek tapasztalhatóak. A fentiekben felsorolt műszaki-gazdasági előnyöket csak az igazán jó minőségű készülékek tudják maradéktalanul biztosítani. A felépítésükből és a nagyfrekvenciás működésükből eredő hatások szabályozására több szabvány olyan műszaki követelményrendszert ír elő, melynek keretein belül hangsúlyt kapnak az üzembiztonsággal, működési jellemzőkkel, rádiózavar-szűréssel, felharmonikusjelek korlátozásával és a túlfeszültség elleni védelemmel kapcsolatos kérdések. A jó minőségű előtét címkéje a márkajelölésen, típuson és a bekötési rajzon kívül tartalmaz utalást arra is, hogy a műszaki paraméterei milyen szabványnak felelnek meg, valamint a független minősítő intézet jelét. Emellett megtalálható még több fontos, a szerelvény alkalmazhatóságával kapcsolatos adat is. A gyártó köteles megjelölni a működtethető fényforrás típusát, az üzemi áramot, a teljesítménytényezőt, valamint az alábbi két hőmérsékletet is:
tc - a megjelölt tesztpont üzemközben maximálisan megengedett hőmérséklete; tehát ez csak a méréshez szükséges referenciaszám, amely önmagában nem minősíti az előtét megbízhatóságát;

ta - a közvetlen környezeti hőmérséklet tartománya, amelyen belül a rendeltetésszerűen működő előtét tesztpontján mért hőmérséklet nem lépi túl a kritikus tc értéket.

Az induktív és elektronikus előtétek minősége egyaránt gyártmány- és árfüggő. Az érvényes szabványok általában a zavaró jelenségek megengedett maximális értékét, illetve a műszaki paraméterek tűréshatárait írják elő. Ezáltal a gyártó döntésén múlik, mennyire közelíti meg ezeket az előírásokat, ami érezhetően befolyásolja a készülék megbízhatóságát. Így fordulhat elő az, hogy a piacon meglepően olcsó, de csak bizonyos körülmények és feltételek mellett használható, e célokra "lebutított" elektronikus előtétek is találhatók. Bár a gyártók állítása szerint azok kifejezetten az induktív előtétek helyettesítésére hivatottak, nézzük meg az előnyök és hátrányok mérlegének tényleges alakulását. Az előnyöket és hátrányokat mutatja be összehasonlító táblázatunk a veszteségszegény induktív fojtótekercsek, az igényes kivitelű elektronikus előtétek, valamint a szintén nagyfrekvenciás működésű, de olcsóbb változatú készülékek néhány jellemzőjének összehasonlításán keresztül. Vigyázni kell az elektronikus előtétek beszerzésekor, mivel már a neves gyártók egy része is két minőséget gyárt. Tehát már nem elégséges csak a termék gyártóját figyelembe venni, hanem a műszaki paraméterekre is oda kell figyelni! Az olcsó kivitelű elektronikák nem rendelkeznek mindazon előnyökkel, amelyeket az előbbiekben felsoroltunk. A hidegindítású előtétek nem biztosítják azokat az üzemelési feltételeket, mint a lágyindításúak. A fenti táblázatban összefoglaltuk az előtétválasztás szempontjait.
A fénycsöves világítással lehetőség van megfelelő látási komfortérzet létrehozására, amennyiben korszerű eszközöket és lámpatesteket használunk ezek működtetésére, megfelelően méretezzük a megvilágítást, és figyelmesen, a világítási feladatnak megfelelően választjuk ki a fénycsöveket színvisszaadás és színhőmérséklet tekintetében. Ezeknek a szempontoknak az ismertetésére a következő részben térünk ki.
Z. Nagy János

---