عملکرد کیفی توان در لامپ های LEDی کم وات کم مصرف

چکیده

کلمات کلیدی

1- مقدمه

2- عملیات کلی لامپ های LED و استانداردهای مربوطه

1.2 عملیات لامپ های LED

2.2 کران های تزریق هارمونی برای لامپ های LED

شکل 1- دیاگرام بلوکی مدار ترانس داخلی لامپ LED

جدول 1- استاندارد IEC 61000-3-2 با رده ی گروه C (P 6 25 W)

3.2 کران های مقبولیت ولتاژ برای لامپ های LED

3- آزمایش

شکل 2- منحنی استاندارد SEMI F 47

جدول 2- داده های فنی برای نمونه های لامپ تست

1.3 روش سنجش هارمونی

2.3 روش سنجش افت ولتاژ

شکل 3- برپایی آزمایشگاهی: (a) سنجش های هارمونیک و (b) سنجش های افت ولتاژ

4- نتایج و بحث

1.4 نتایج آنالیز هارمونی

شکل 4- انواع مختلف شکل موج های جریان کسب شده از لامپ های LEDی تست.

1.1.4 مشخصات هارمونی هر لامپ

جدول 3- هارمونی های لامپ های LED.

جدول 4- ضرایب پراکندگی انواع لامپ های LED

2.1.4 مشخصات هارمونی لامپ های مختلف

شکل 5- ضرایب پراکندگی درجات پراکندگی مختلف برای ترکیب یک

شکل 6- ضرایب پراکندگی درجات پراکندگی مختلف برای ترکیب چهار

شکل 7- زاویه ی فاز همه ی لامپ ها برای ترکیب یک

شکل 8- زاویه ی فاز همه ی لامپ ها برای ترکیب چهار

جدول 5- مانده ی هارمونی گروه لامپ های LEDی پنج وات فیلیپس.

جدول 6- مانده ی هارمونی گروه لامپ های LEDی چهار وات اسرام.

2.4 نتایج انالیز افت ولتاژ

شکل 9- تاثیر عمق افت روی نوسان نور لامپ LEDی هفت وات کش پس از چهار چرخه.

شکل 10- تاثیر استمرار افت روی نوسان نور لامپ LEDی هفت وات کش: (a) ولتاژ مانده ی 32.5% و (b) ولتاژ مانده ی 30%.

شکل 11- تاثیر عمق افت روی نوسان نور لامپ LEDی هفت وات فیلیپس بمدت دو چرخه.

شکل 12- تاثیر استمرار افت روی نوسان نور و ولتاژ پیوندگاه LED از لامپ LEDی هفت وات فیلیپس در ولتاژ مانده ی 30%.

شکل 13- تاثیر استمرار افت روی نوسان نور لامپ پنج وات برایت: (a) ولتاژ مانده ی 15% و (b) ولتاژ مانده ی 12.5%.

شکل 14- حساسیت لامپ های LED مختلف در عمق افت نورتابی صفر بمدت هفت چرخه روی ولتاژ باس DC.

شکل 15- ارتباط بین ولتاژ چیدمان LED و نوسان خروجی نور با ولتاژ باس DC در لامپ LEDی پنج وات فیلیپس در ولتاژ مانده ی 25% بمدت هفت چرخه. 

شکل 16- منحنی های تحمل ولتاژ در لامپ های LEDی مختلف.

5- نتیجه گیری

 

لامپ های دیور نورافشان (LED) درمقایسه با منابع نوری رایج کم مصرف و کاربردی تر هستند. دو مشکل عمده دررابطه با کیفیت توان، یعنی تولید هارمونی لامپ های LED و تاثیر افت ناگهانی ولتاژ در لامپ های LED در این مقاله بررسی شده است. تست های آزمایشگاهی روی انواع لامپ های LED انجام می شوند و مشخصات الکتریکی لامپ های LED تحت شرایط مختلف گرفته می شوند. سپس، انالیز حوزه ی فرکانس برای بررسی هارمونی های ایجاد شده انجام می شود. انالیز حساسیت به افت ولتاژ با کسب سیگنال ها از حسگر نوری، قطعات مختلف ترانس لامپ و ولتاژ ورودی انجام می شود. انالیز شامل تاثیرات تغییر عمق افت و استمرار افت ولتاژ است. یافته ها با منحنی استاندارد SEMI F47 مقایسه می شوند که اثرات افت ناگهانی ولتاژ روی عملکرد لامپ را تخمین می زند. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهند که تولید هارمونی جریان در لامپ های LED قابل توجه است. سطوح مختلف هارمونی جریان بسته به پیکربندی ترانس انواع لامپ های LED تولید می شوند. با ترکیب انواع لامپ های LED میتوان میزان این اعوجاج را کم کرد. تست های افت ولتاژ نشان می دهند که همه ی لامپ های تست شده به عمق افت و استمرار افت حساس هستند.

نورتابی دلیل تقریباً 20% مصرف برق سرتاسر دنیا است. بسیاری از دولت ها دستورالعمل هایی را برای منع استفاده از لامپ برق رشته ای پرمصرف و جایگزینی آنها با فناوری های دیگر همچون لامپ های LED درجهت حفظ انرژی معرفی کرده اند ]1، 2[. اصول کار LEDها با لامپ های فلورسنت های فشرده (CFLs) کاملاً متفاوت است. در فناوری نورتابی LED وقتی الکترون به حفره متصل می شود، انرژی را به فرم نور رها می کند که فوتون می نامیم. چون کل نور در پیوندگاه پی ان تولید می شود، روشنایی زیاد سطح در بسیاری از LEDهای تابان لازم است ]3 [. برای تغذیه جریان DC با تراشه های LEDی تابان نیاز به مبدل AC/DC فشرده در بافت نورتابی است که سبب غیرخطی شدن سیستم می شود. لامپ های LED مانند بارهای غیرخطی، جریان های بسیار اعوجاج یافته ای تولید می کنند ]3[. اگرچه توان فعال موردنیاز یک لامپ LED پایین است، شمار بالای مصرف کنندگان لامپ های LED و CFL در یک منطقه سبب مشکلات کیفی (PQ) توان می شود ]4[. افت ولتاژ موضوع مهمی در اختلالات PQ است. کاهش ناگهانی 10- 90 درصد ولتاژ اسمی درطی افت رخ می دهد؛ این کاهش از 10 میلی ثانیه تا 60 ثانیه طول می کشد ]50[. لامپ های LED بعلت خرابی بخاطر افت ممکن است خاموش شوند یا سوسو بزنند. بنابراین، درک جامع مشخصات تولید هارمونی لامپ LED و حساسیت به افت ولتاژ ضروری است. بیشمار بررسی روی LEDها بعنوان لامپ کم مصرف انجام شده است، اما اکثر محققین روی طراحی مدار ترانس داخلی، ارتقای عملکرد LED ] 6-8[ و توزیع نور متمرکز بودند ]9، 10[. معدود بررسی ها درمورد تابش هارمونی لامپ های LED انجام شد ]3، 11[. همانطور که در ]3[ نشان داده شد، مصرف گسترده ی LEDها و CFLها اعوجاج ولتاژ را در شبکه های توزیع بسته به خصوصیات شبکه افزایش می دهد. این درحالی است که مجموع حسابی هر هارمونی به تخمین نادرست سطوح اعوجاج هارمونیک جریان منجر می شود. بنابراین، سنجش عوامل مختلف در تعیین تاثیر تعداد بالای لامپ های LED روی PQ ضروری است. نسبت بردار صحیح هارمونی های جریان به مجموع حسابی هارمونی های جریان، ضریب پراکندگی نام دارد ] 12[. درمورد حساسیت افت ولتاژ سایر سیستم های نورتابی غیرخطی بررسی شده است، اما هیچ تحقیقی درمورد عملکرد افت ولتاژ لامپ های LED یافت نشد ]13- 15[. Taekhyun و همکاران ]16[ نتیجه می گیرند که لامپ های LED مسئول سوسوزدن هستند. این رفتار به پاسخ CFLها در هارمونی های درجه بالا شباهت دارد. بنابراین انتظار می رود لامپ های LED با ترانس برقی داخلی تحت رویدادهای ولتاژ در سیستم های توزیع برق به سوسوزدن ها و گذارها حساس باشند. جزئیات آنالیز افت ولتاژ و هارمونی لامپ های LED در این مقاله ارائه شده است. تست های سنجش با استفاده از انواع لامپ های LED موجود انجام می شوند. مجموعاً 35 لامپ LED تابان با رژیم های اسمی مختلف از هفت سازنده ی مختلف (برندها) مشاهده می شوند. آزمایش پایش جریان، ولتاژ و شکل موج های خروجی- نور لامپ های LED و انالیز لامپ ها ازنظر برند و رژیم اسمی توان انجام می شود. نتایج تست با استاندارد هارمونی IEC 61000-3-2 و استاندارد افت ولتاژ SEMI F47 مقایسه می شوند.