דף פייסבוק סיטילייט
 English Site
השפעות מערכת העמעום
השפעת מערכת העמעום על נורות הפריקה - אינג' דוד תורג'מן
השפעת מערכת העמעום על נורות הפריקה  - אינג' דוד תורג'מן
אפיון של מערכות עמעום (Dimming Systems) עשוי היום לבלבל לאור האינפורמציה הרבה המתקבלת מיצרני ציוד העמעום לגבי השפעות על תפוקת האור, שינוי צבע נורות הפריקה וההשפעה על אורך החיים של הנורות.

לעיתים אי הבהירות נובעת גם מהאינפורמציה ומההמלצות של יצרני הנורות. במאמר זה ננסה לישב את הקונפליקט בין האינפורמציה המתקבלת מיצרני מערכות העמעום ומיצרני הנורות .

הגרפים, הנתונים והתוצאות אשר יוצגו במאמר זה מבוססים מתוך המפרטים של נתוני נורות של חברת ג'נרל אלקטריק (GE Lighting Systems) וכן מתוך בדיקות של  NLPIP - National Lighting Product Information Program. 

מהם היתרונות של מערכות עמעום בנורות פריקה ?

היתרונות של מערכות העמעום בראש וראשונה בחיסכון באנרגיה, הורדת בצריכת החשמל, אפשרות לשימוש נבון של מרחבים בתאורת פנים תוך שימוש בעוצמות אור שונות.

החיסכון באנרגיה נובע מהורדת מתח האספקה למערכות התאורה, במערכות פנים החיסכון הוא גם כתוצאה מהורדת צריכת החשמל של המזגנים וזאת הודות להפחתה של פליטת החום הנפלטת מנורות וציוד הפועלית במצב של עמעום.

מערכות עמעום בנורת HID  מאפשרות גמישות בשימוש בחללים סגורים, למשל באולם ספורט ניתן ע"י שימוש ברמות תאורה שונות ליעד את החלל למטרות שונות כגון אירועי ספורט, אירועים ציבוריים, אירועים חברתיים ועוד .

לצורך ההפעלה של נורות פריקה אנו נדרשים למערכת הצתה (Ignitor) וכן למשנק (Ballast) אשר שומר על נתוני זרם תיקניים לנורה.

ע"מ לקבל תפוקת אור מלאה יש צורך להפעיל את הנורות לפרק זמן מוגדר במתח נומינלי – תהליך זה נקרא חימום מוקדם. בהפסקת מתח, הנורות כבות וחוזרות לתפוקה מלאה רק לאחר התקררות של הנורות ומתן מתח נומינלי לחימום מוקדם שוב .

הזמן הנדרש להצתה חוזרת תלוי בסוג הנורה ומוגדר כ Restrike time  -  טבלה – 1 מראה נתונים של נורות פריקה שונות עם נתונים נוספים:


                                                              

Operating characteristics of HID lamps

טבלה –1

העובדה, שבחלק מנורות הפריקה זמן ההצתה החוזרת הינו ארוך מגביל את השימוש בנורות אלו ביישומים רבים אחרים. אולם נורות הפריקה מציעות יתרונות אחרים, כגון: יעילות אורית גבוהה ביחס לנורות ליבון או פלואורסנטים. כמו כן נורות פריקה הינן בעלות מימדים קטנים יותר מנורות פלואורסנט ליניאריות ולכן ניתן להתקינן במגוון רחב של רפלקטורים למטרות שונות.

השימוש בנורות פריקה קטנות, מאפשר שליטה על פיזור האור תוך שימוש במגוון רפלקטורים גדול המוצע היום. יתרון נוסף הקיים בנורות פריקה ביחס לנורות פלואורסנט הינו בעובדה שנורות פריקה אינם מושפעות כמו הפלואורסנטים מטמפרטורת הסביבה.

מהי הטכנולוגיה המשמשת לעמעום נורות פריקה ?

כיום קימות שתי שיטות לביצוע עמעום של נורות פריקה, שיטה ראשונה נקראת Two level, והשנייה Continuous systems. השיטה הראשונה הינה שיטה זולה יחסית, משתמשים בה בעזרת משנקי CWA - Constant Wattage Autotransformer, ביצוע העמעום מתבצע ע"י הוספת מעגל חשמלי עם קבל נוסף, המאפשר הורדת ההספק ותפוקת האור לרמה נמוכה יותר.

בשיטה השנייה (Continuous systems) – קימות שלוש דרכי ביצוע:

- שימוש במערכת המאפשרת הורדת המתח המסופק למערכת המשנק  (ראקטור). בשיטה זו ניתן להוריד את ההספק של הנורה עד ל 60% .

- שימוש במשנק ראקטור נוסף במעגל החשמלי, המאפשר שינוי הזרם לנורה ללא שינוי במתח, שיטה זו מאפשרת הורדת הספק הנורה על ל 30% מההספק.

- שימוש במעגלים מוכללים (Solid State) המאפשרים שינוי של המתח והזרם המסופקים למשנק, שיטה זו מאפשרת הורדת הספק הנורה עד ל 50%.

כל השיטות המצוינות לעיל מיועדות למערכות המשתמשות במשנקים אלקטרומגנטים.

כיום החל השימוש גם משנקים אלקטרונים לנורות פריקה, המאפשרים ביצוע עמעום תוך שמירה על מתן תנאים אופטימלים לנורות הפריקה.

שיטות העמעום המצוינות לעיל ניתנים לשליטה מקומית או לשליטה מרחוק, הפעלת המערכת יכולה להתבצע הן ע"י שעון מתוכנת והן ע"י  פוטו-סל. המערכות מסוגלות לשלוט באזור אחד של המתקן או שליטה במספר אזורים בו זמנית .

 איך מערכות העמעום משפיעות על תפוקת האור ועל הספק המערכת ?

הורדת ההספק של המערכת מוריד את תפוקת האור אך הירידה של תפוקת האור אינה ליניארית ביחס להורדת ההספק. כאשר נורות פריקה נמצאות במצב עמעום תפוקת האור שלהם הינה נמוכה יותר ביחס להורדת ההספק של המערכת .

בגרף –1 מוצגות תוצאת בדיקה אשר בוצעה ע"י ה NLPIP לבחינה של השפעת התפוקה של האור בנורות מטל היילד 400 ואט מצופות ציפוי פלואורני ,כאשר מבצעים עמעום של הנורה במערכת עמעום רציפה.

  עמעום - גרף 1

 גרף –1 ( Light output vs. system input power for a 400-watt ,coated metal halide lamp )

 
בטבלה –2 מוצג השינוי של יעילות הנורה במצבי הספק משתנים כפי שנמדדו ע"י NLPIP

  עמעום -טבלה 2

 טבלה –2

 

NLPIP ביצעה גם בדיקות בנורות נל"ג 400 ואט, תוך שימוש במערכת עמעום Two level, הפעילו את הנורות בהספק מלא 100% עד שהנורות התייצבו, ולאחר מכן הורידו את ההספק ל 30%, לאחר התייצבות הנורות במצב זה רמת התאורה שהתקבלה הייתה רק 10% ביחס לרמה בהספק המלא. והיעילות של הנורות ירדה ל 39% מהיעילות בהספק המלא.

חלק ממערכות העמעום המיוצרות היום אינן מצליחות לייצב את רמת האור באופן מבוקר, מאחר והורדת המתח אינה מבוצעת בקצב איטי ומבוקר.

כאשר מורידים את ההספק ממקסימום למינימום האפשרי במערכת העמעום, יותר ממחצית השינוי מתבצע תוך מספר שניות אך יציבות המערכת מגיעה רק לאחר 3 עד 10 דקות .

בחלק אחר של מערכות העמעום היציבות מתקבלת תוך זמן קצר יותר.

חלק מיצרני הנורות מודעים לשינוי ב LLD - Lamp Lumen Depreciation  אשר עולה עם השימוש במערכות עמעום, בנורות כספית ונורות מטל היילד, שכן הפעלת הנורות בהספק חלקי מונע הפעלת עומס יתר על האלקטרודות בנורות (מונע השחרה של השפופרת הפנימית בנורות). 

ע"מ לשמור על רמה טובה של LLD המלצת היצרנים הינה לא לבצע עמעום של יותר מ 50% מהספק הנורה. המלצה זו טובה גם ע"מ לשמור על חיי הנורה וצבע האור של הנורה .

לגבי נורות נל"ג יצרני הנורות טוענים כי אין שינוי ב LLD של הנורות כתוצאה מביצוע עמעום מבוקר.

 

כיצד משפיע העמעום על צבע שהנורה מפיקה ?

מבין שלושת הסוגים של נורות הפריקה, נורות המטל היילד הינן הרגישות ביותר מבחינת הצבע שהם מפיקות כאשר מבצעים עמעום .

העמעום גורם להורדת הטמפרטורה של השפופרת הפנימית עד למצב שבו חלק מהגזים אינו מצליח לבצע עירור, דבר הגורם לשינוי ספקטרלי של הנורה.

חלק מיצרני הנורות מצהירים כי CCT- Correlated color temperature הינו מזערי כאשר מדובר בנורות מטל היילד, שעליהם מבוצע עמעום להספק של 80%. בכל מקרה מצהירים יצרני הנורות כי יש שינוי מהותי בצבע עם ביצוע עמעום מתחת להספק של 60% והצבע המתקבל הינו בתחום הכחול יותר.

האפקט של העמעום על CCT  ועל ה CRI -Color rendering index בנורות עם ציפוי פלוארני הינו קטן יותר מאשר בנורות שקופות ללא מעטה פלאורני.

כאשר מבצעים עמעום בנורות מטל היילד שקופות לרמה של 50% מההספק, גורם התאמת הצבע CRI יורד מ  65% לרמה של  45% וCCT יכול לעלות ב 1500K.

לעומת זאת בנורות מטל היילד עם ציפוי פלואורני כאשר מבצעים עמעום לרמה של 50% מההספק, משתנה ה CRI מ% 70 ל% 60 והCCT  עולה רק ב K 400.


איור 3  ו איור –4 מראה את האפקט של העמעום על ה CCT  ועל ה CRI בנורות מטל היילד. זאת הסיבה שחלק מיצרני הנורות אינם ממליצים לבצע עמעום בנורות מטל היילד מתחת ל 50% מההספק הנקוב שלהם.

בנורות HPS – נתרן לחץ גבוה, השינוי ב CCT יכול לרדת ב K 50 עד K 200 עם ביצוע עמעום, האור נוטה להיות יותר צהוב, יש לציין כי מבחינת ה CRI השינוי הינו מזערי בלבד .

  עמעום איור 3

                                           

איור - 3

                           עמעום איור 4

                                                                 איור -4

איך משפיע העמעום על חיי הנורה
?   

 ה NLPIP לא פרסם את תוצאות ההשפעה של העמעום על אורך חיי הנורה, אולם מפרסומים אחרים עולה כי נורות אשר הופעלו בהספק מלא לפרק זמן של כ 15 דקות ולאחר מכן בוצע העמעום, לא התגלה שינוי מהותי באורך החיים של הנורה.

חלק מיצרני הנורות טוענים כי הפעלה לאורך זמן של נרות הפריקה במצב של עמעום נמוך במיוחד וללא בקרה על קצב העמעום מקצרות את חיי הנורה וכי יש פגיעה בתפוקת האור מהנורה.

חלק מהיצרנים טוענים כי ביצוע עמעום מתחת ל 50% בנורות כספית יקצר את חיי הנורה בחצי, ובנורות נל"ג ומטל היילד ב 10%.

תוצאות הבדיקה העלו כי ביצוע עמעום לפי מפרטי יצרני הנורות, כלומר, מתן חימום מוקדם לנורות – כ 15 דקות, קצב הורדת המתח לנורות יהיה איטי ומבוקר, אזי לא נצפתה ירידה באורך חיי הנורות. 

כמובן שבמידה ויש הפסקה רגעית של המתח כאשר הנורה הינה במצב עמעום האפשרות להצתה חוזרת הינו נמוך ולכן יש צורך לבצע חימום מוקדם של הנורה לפני ביצוע עמעום מחדש.

 סיכום :

השימוש במערכות עמעום יכול להיות הן בתאורת חוץ כגון: מגרשי חניה, כבישים, מעברים עיליים ותחתיים ונמלי תעופה והן בתאורת פנים כגון: מרכזי קניות, קניונים, מחסנים וכו'. בתאורת פנים ניתן להשתמש גם במערכות המזהות תנועה ומבצעות הגברת עוצמת האור, וכאשר אין תנועה מבצעות המערכות הורדה של רמת האור (Two level dimming systems). השליטה מבוצעת ע"י תאי פוטו-סל.

השימוש במערכות עמעום כמכשיר לחיסכון באנרגיה הינו חשוב מאוד כל עוד מבוצע העמעום בצורה נכונה, תחת בקרה ובהתאם למפרטי יצרני הנורות ובידיעה ברורה של השפעות העמעום על הפרמטרים השונים כפי שפורט לעיל.

מומלץ לקבל אישור מיצרני הנורות לשימוש במערכות עמעום הן כדי לקבל הנחיות לביצוע העמעום בהתאם לסוג הנורה והן ע"מ לקבל אחריות של הספק על הנורות, ציוד ההפעלה ומערכות העמעום.

 

 נספח – השפעת העמעום בנורות HID על הספקטרום :

העקום הספקטרלי – SPD - Spectral power distribution של הנורות משקף את הפליטה של הנורה בתדרים שונים. NLPIP ביצע מדידות של העקום הספקטרלי בנורות HID במצב שבו הנורות פועלות בתפוקה מלאה ובמצב של עמעום.

בשני הגרפים הבאים ניתן לראות את העקום הספקטרלי של נורות מטל היילד 400 ואט מצופות בציפוי פלואורני בשני מצבים, האחד במצב של 100% מהעוצמה והשני ב 50% מהעוצמה.

   עמעום איור5 50-100

ניתן לראות ירידה של העקומה הספקטרלית בכל התדרים, במצב עמעום הCCT  של הנורה השתנה מ- 4310K ל 3850K.

בשני הגרפים הבאים  ניתן לראות את ההשפעה של עמעום בנורות נל"ג 400 ואט אגסיות ומצופות ציפוי פלואורני. הגרף העליון כאשר הספק הנורה היה 100% והגרף התחתון כאשר הספק הנורה הינו 30%. הCCT של הנורה השתנה מ 2070K ל  1990K .

 

  עמעום איור 6 30-100