Energiesparsysteme Bericht Aus Dem Philips Labor

Klaus-Peter Schild, i.V. Jörg KupferschlaegerSpringe

16. Mai 2006

Bericht aus dem Labor

Klaus-Peter Schild 2

Themen

• Auswahl technischer Möglichkeiten zur Energieeinsparung bei Hochdruckentladungslampen

• Neue Normungsvorhaben bei Leuchten

• Neue Normungsteile in der Funkstörung

• Neue Normungsvorhaben für EMF


Auswahl technischer Möglichkeiten zur Energieeinsparung aus Sicht des Labors• Spannungssenkung (Amplitudensteuerung)

• Phasenanschnitt

• Phasenausschnitt

• Stufenschaltung – Vorschaltgerät mit 2 Leistungen– Zusatzvorschaltgerät

• Austausch der Lampe durch SON-H Lampen

• Frequenzänderung


Spannungssenkung (Amplitudensteuerung)

SpannungssenkungZentral

Amplitude

Leuchte1 Leuchte 2 Leuchte 3 Leuchte 4

235 V220 V



• Leuchte bleibt unverändert

• Alle Zeichen und Zulassungen bleiben erhalten

• Interessant bei Leuchten mit 220 V Technik

• Möglich aber auch mit Leuchten und 230 V Technik



Netzspannung

Lampenspannung

Netz- und Lampenspannung bei Un = 230 V



Netz- und Lampenbrennspannung bei 190 V Un

Netzspannung

Lampenspannung



114114

71

80,3

100

64,5

76,8

100

50

60

70

80

90

100

110

120

180 190 200 210 220 230 240

Leuchtenspannung (V)

( % )

Leistung [%]

Lichtstrom [%]

Leuchte mit HPL Lampe 125 W und VG 220 V

Energieeinsparung33,7 % Punkte = 39,5%


Phasenanschnitt

ZG

N

VGL

L st.

Modul in Leuchte eingebaut

Modul in der Leuchte


Leuchteneingangsspannung

Phasenanschnitt


Phasenanschnitt

SON 1508

SON 150 230 V Unetz / 175 V ULeu

Lampenstrom

Lampenspannung

Stromlose Pauseflimmern

Wiederzündspannung


Vergleich: Amplitudenmodulation/ Phasenanschnitt

0

20

40

60

80

100

120

230 220 210 200 190 180 170 160 150Leuchtenspannung in V

%

P lampe Amplitude Lichtstrom Lampe AmplitudeP lampe Phasenanschnitt Lichtstrom Phasenanschnitt

Lampe verlöscht


Energie Sparmodul Licht

• .....endlich können wir Energie sparen....

• ...eine Super Erfindung....• .... 35 % weniger Energie......• Lichtverminderung subjektiv

nicht wahrnehmbar ....• .....für alle Arten von Lampen....• ....geringe Montagekosten....• ....Amortisation nach 1 Jahr...

ESL



Ausgangspannung Energiespar- Modul- Licht= Eingangsspannung Leuchte



20,8

52,6

Lm/W

22,1

5,8

%

3. Harm.

17,886844,941,8230mit

100488910093230ohne

%lm%(W)(V)

ФФPgs.Pgs.U

Energie Sparmodul Licht, Untersuchung FHH HannoverLampe NAV/SON 70 W



Störspannung Leuchte mit magnetischen Ballast nach EN 55015



Grenzwert AV

Grenzwert PK

Störspannung Leuchte mit magn. VG und Energiespar-Modul-Licht nach EN 55015


Stufenschaltung Vorschaltgerät mit 2 Leistungen

L

N

L steuerPU

150W

100W

ZG seriellDR

• Amplitudensteuerung mittels umschaltbarer VG• Zünden der Lampe immer mit 100 % Leistung,

Umschalter mit Timer oder digital


Amplitudensteuerung mit Zusatzimpedanz

ZG

ImpedanzZusatzimpedanz

EC 01

L

N

L steuer semiparallel

Zünden der Lampe immer mit 100 % Leistung, wird durch EC 01/ EC 11 sichergestellt, EC 01/EC 11 Modul der Fa. Philips, voll elektronisch


Stufenschaltung Vorschaltgerät

Leistungsreduzierung durch umschaltbare Vorschaltgeräte

Zulässig * ist

0,890,93

0,810,94

0,870,92

Cos. Phim.Kond.

16,2 %16,1 %

16 %7,3 %

14.1 %13,5 %

3. HarmonischeEN 61003-2-3

13585

8359

16495

P ges.( W )

10062

10071

10068

P ges.(%)

10050

10053

10050

(%)

26,1 %27,6 %

SON 150reduziert

24,3 %28,2 %

SON 70reduziert

Lampe

26,7 %27,9 %

HPL 125reduziert

* EN 61000-2-3: 3. Harmonische 30 *


Ersatz der HPL Lampe durch SON-H

Ersparnis:8,5 %

1,3 AThermisch ??

8000 lm+ 23 %

125 W-8,5 %

SON-H 110

1,15 A6500 lm137 WHPL 125

Lampenstrom = VG Strom

LichtstromLeistung gesamt

Lampe

• SON-H Lampen brennen am HPL Vorschaltgerät

• Netzspannung des VG ? 220V oder 230 V

• Lebensdauer des Vorschaltgerätes ?

• Beispiel: SON-H 110 W am VG HPL 125 W


Frequenzänderung

Frequenzumrichter

Leuchte1 Leuchte 2 Leuchte 3 Leuchte 4

230 V, f = > 50 Hz230 V50 Hz


Frequenzänderung

• XL =2 π f * L

• Wird f größer, wird XL größer, der Strom wird kleiner

• Vorteil ( lt. Hersteller ):– Keine Änderung in der Leuchte– HPL Vorschaltgerät bleibt eingebaut– Lampe wird ersetzt durch SON-I Lampe


Frequenzänderung

Problem:• Ausgangspannung nicht sinusförmig, sondern Rechteck

• Belastung für das Vorschaltgerät

• Kurvenform erzeugt zusätzliche Frequenzen und somit

• Oberwellen und Probleme in der Funkstörung ?


Frequenzänderung

Nachteile:• Lebensdauerende vom Vorschaltgerät ?

• SON-Lampe SON-I erzeugt Zündimpuls von ca. 2,5 kV– VG für diese hohe Spannung geeignet ? HPL Vorschaltgeräte in

der Regel nicht. – Fassung wird mit Hochspannung belastet ! Fassungen müssen

für min. 500 V zugelassen sein !– Leitungen zur Fassung werden mit Hochspannung belastet !

• Vorschaltgeräte für SON Lampen müssen geschützt sein gegen Gleichrichtereffekt.


Frequenzänderung

Zusammenfassung:• Leistungsreduzierung über Frequenzänderung kann eine

brauchbare Lösung sein, wird eingesetzt bei allen EVG

Zu beachten ist:• der Crest Faktor, Kurvenform des Lampenstromes

• Einhaltung der Lampendaten, Strom u. Spannung

• Leitungen mit Strömen abweichend von 50 Hz müssen kurz sein um Störungen zu verhindern, Messungen erforderlich • Messungen in Anlagen liegen noch nicht vor !


• Aussage Leuchtenhersteller:– Änderungen in der Leuchte führen zum Verlust aller Zeichen

und Zulassungen – Produkthaftung entfällt

• Aussage Lampenhersteller:– Alle Lampen Daten gelten ausschließlich für Nennbetrieb !– Betrieb nur mit Betriebsgeräten, gebaut nach gültigen

Normen zulässig.– Garantieaussagen nur bei Betrieb mit zugelassen

Betriebsgeräten


Garantie der Lampenhersteller

• Lampenhersteller übernehmen nur Garantie bei folgender Betriebsarten:

– Spannungsabsenkung innerhalb 10 %– Zusatzimpedanz oder umschaltbare Vorschaltgeräte– Phasenanschnitt ist zwar zulässig, Garantien werden nicht

übernommen


_ Jede zweite Leuchte ausschalten: > keine DIN gerechte Beleuchtung mehr

> Gefährlich, da Adaptationsvermögen des menschlichen Auges missachtet wird

_ Abschalten einer Lampe bei 2 lampigen Leuchten:

> Höhere Betriebs- und Anschaffungskosten

Tatsächliche Halbierung des Lichtstroms und des EnergieverbrauchsZwei Stromkreise – zwei Lampen je Leuchte – Leistungsreduktion und Halbierung des Lichtes durch Abschalten einer Lampe

Reduktion der Anschlussleistung durch Umklemmen auf niedrigere Wattagen bei angezapften Vorschaltgeräten

Leistungsreduktion

125W

80W


Leistungsreduktion

EmpfohlenTechnik vorhanden, aber nicht freigegebenNicht zugelassen oder nicht möglich

+ geringerer Lichtstromrückgang

≡ ≡

HPL SON Master City White CosmoPolis SOX

CDO CPO


Neue Normen für Aussenleuchten:

• Vorschlag: Schlagprüfung für gewölbte Glaswannen

– Z.Zt. nur für Flachscheiben • min. 0,5 Nm • anschließend Zerstörung, wobei auf einer Fläche von 50

mm * 50 mm mind. 60 Stücke entstehen müssen.

– Vorschlag in der Norm: Gleiche Prüfung für gewölbte Scheiben

• Diskussion: Prüfung im Gips- oder Sandbett


Normen für Außenleuchten

• Mechanische Prüfungen ( normativ )– Windlastnachbildung

• Prüfung mit Sandsäcken entsprechend der Leuchtengröße und zu erwartenden Windgeschwindigkeiten ( Höhe der Leuchte )

– Fünffache Sicherheit durch statische Prüfung – Keine dynamischen Prüfungen


Normen für Leuchten

• Zusatzprüfungen Koffer² ( Philips Regeln ):– Dynamische Prüfung ( Schwingprüfung mit 0,2 g, 5 Hz –

55 Hz, 5 Mio. Schwingungen), kein Schaden– Schockprüfung 2 * 30 g in allen Richtungen, kein Schaden– Schockprüfung 2 * 50 g in allen Richtungen, Leuchte darf sich

nicht lösen und vom Mast fallen

X

Z

Y


Neue Normungsteile in der Funkstörung

EMV ( Funkschutz ) Erweiterung:• Messungen für alle Leuchten mit Arbeitsfrequenzen > 50 Hz:

– Zur Zeit Spannungsmessungen und Feldstärkemessungen zwischen 9 kHz und 30 MHz

– Z.Zt Entwurf: Frequenzbereich bis 300 MHz, in Zukunft bis 1 GHz

Generell neu EMF (Elektromagnetische Felder):• Messung der elektrischen und magnetischen Felder• Grenzwerte nach den europäischen und amerikanischen Normen


Messung der EMF

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