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
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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
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Spannungssenkung (Amplitudensteuerung)
SpannungssenkungZentral
Amplitude
Leuchte1 Leuchte 2 Leuchte 3 Leuchte 4
235 V220 V
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Spannungssenkung (Amplitudensteuerung)
• 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
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Spannungssenkung (Amplitudensteuerung)
Netzspannung
Lampenspannung
Netz- und Lampenspannung bei Un = 230 V
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Spannungssenkung (Amplitudensteuerung)
Netz- und Lampenbrennspannung bei 190 V Un
Netzspannung
Lampenspannung
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Spannungssenkung (Amplitudensteuerung)
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%
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Phasenanschnitt
ZG
N
VGL
L st.
Modul in Leuchte eingebaut
Modul in der Leuchte
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Leuchteneingangsspannung
Phasenanschnitt
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Phasenanschnitt
SON 1508
SON 150 230 V Unetz / 175 V ULeu
Lampenstrom
Lampenspannung
Stromlose Pauseflimmern
Wiederzündspannung
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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
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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
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Energie Sparmodul Licht
Ausgangspannung Energiespar- Modul- Licht= Eingangsspannung Leuchte
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Energie Sparmodul Licht
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
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Energie Sparmodul Licht
Störspannung Leuchte mit magnetischen Ballast nach EN 55015
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Energie Sparmodul Licht
Grenzwert AV
Grenzwert PK
Störspannung Leuchte mit magn. VG und Energiespar-Modul-Licht nach EN 55015
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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
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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
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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 *
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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
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Frequenzänderung
Frequenzumrichter
Leuchte1 Leuchte 2 Leuchte 3 Leuchte 4
230 V, f = > 50 Hz230 V50 Hz
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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
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Frequenzänderung
Problem:• Ausgangspannung nicht sinusförmig, sondern Rechteck
• Belastung für das Vorschaltgerät
• Kurvenform erzeugt zusätzliche Frequenzen und somit
• Oberwellen und Probleme in der Funkstörung ?
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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.
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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 !
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• 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
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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
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_ 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
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Leistungsreduktion
EmpfohlenTechnik vorhanden, aber nicht freigegebenNicht zugelassen oder nicht möglich
+ geringerer Lichtstromrückgang
≡ ≡
HPL SON Master City White CosmoPolis SOX
CDO CPO
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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
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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
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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
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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
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Messung der EMF