Induscon2006_Ballast..

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A INFLUÊNCIA DO REATOR PARTIDA PROGRAMADA NA VIDA DA
LÂMPADA FLUORESCENTE T5
Anderson S. dos Santos and Marcelo Toss
Reinaldo Tonkoski and Fernando Soares dos Reis
Intral S.A. – Indústria de Materiais Elétricos
Laboratório de Reatores Eletrônicos
95098-750 – Caxias do Sul – RS – Brasil
Fax: +55.54.2091417
e-mail: [email protected]
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
PUCRS – PPGE - LEPUC
90619-900 – Porto Alegre – RS – Brasil
Fax: +55.51.3320.3500
e-mail: [email protected]
Resumo – Neste artigo é realizado uma análise da
influência do reator partida programada na vida da
lâmpada fluorescente T5. Diferentes testes de ciclos
rápidos são avaliados, incluindo um teste de ciclo
realizado na indústria, para verificar o comportamento
da vida da lâmpada fluorescente T5 sobre diferentes
métodos de partida. Um reator eletrônico partida
programada é proposto para uma lâmpada fluorescente
T5 de 28W usando pré-aquecimento por tensão. Os
resultados mostram que é possível aumentar a vida da
lâmpada fluorescente T5 usando um reator com partida
programada.
alta freqüência. Como estas lâmpadas possuem atualmente
um preço maior que as lâmpadas standard, sua vida útil passa
a ser um requisito de extrema importância no
desenvolvimento do reator eletrônico.
Palavra chave
fluorescente T5.
I.
–
Reator
eletrônico,
lâmpada
INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, houve um aumento no uso de sistemas
de iluminação mais eficientes, certamente motivado pelo
aumento do custo da energia elétrica nos países mais
desenvolvidos. O investimento necessário para gerar e
distribuir energia elétrica é tamanho que os governos adotam
programas para promover o uso de equipamentos mais
eficientes. A conservação de energia elétrica possui como
principal objetivo melhorar a maneira de utilizar a energia,
sem abrir mão do conforto e das vantagens que ela
proporciona. Significa diminuir o consumo, reduzindo
custos, sem perder, em momento algum, a eficiência e a
qualidade dos serviços.
Para o aumento da eficiência em sistema de iluminação
algumas alterações são realizadas atualmente, como
exemplo: a utilização de lâmpadas fluorescentes no lugar das
lâmpadas incandescentes, o emprego de reatores eletrônicos
em substituição aos convencionais eletromagnéticos, o uso
de luminárias com maior rendimento em conjunto com
lâmpadas fluorescentes mais.
Lâmpadas fluorescentes mais eficientes estão surgindo
como o avanço da tecnologia de fabricação e a utilização de
novas matérias primas. Na feira de Hanover de 1995, grandes
fabricantes europeus apresentaram a T5, uma nova lâmpada
fluorescente menor em diâmetro (16 mm), mais curta, mais
eficiente (104 lpw) e desenvolvida para ser sucessora da
lâmpada T8 [1].
Atualmente as lâmpadas fluorescentes T5 são pouco
utilizadas nas instalações brasileiras por possuírem um preço
relativamente maior do que as lâmpadas T8, mas assim como
as lâmpadas fluorescentes de 32W/T8 estão substituindo as
de 40W/T12, futuramente as lâmpadas de 28W/T5
substituirão as lâmpadas de 32W/T8. As lâmpadas T5 foram
desenvolvidas especialmente para operar com reatores
eletrônicos e só obtém alta eficiência quando alimentadas em
II.
REATOR ELETRÔNICO PORPOSTO
Lâmpadas
fluorescentes
ligadas
e
desligadas
freqüentemente possuem, historicamente, uma queima muito
maior do que lâmpadas idênticas usadas em aplicações com
ciclos maiores. Desta forma, aplicações com freqüentes
ciclos de liga/desliga, tradicionalmente, reatores do tipo
partida-rápida são recomendados, para preservar a vida da
lâmpada fluorescente. Normalmente, um reator eletrônico
partida-rápida parte a lâmpada fornecendo uma tensão ao
filamento (aquecendo) e um tensão simultaneamente através
da lâmpada, como mostra a Fig. 1. Com os filamentos
aquecidos, a tensão necessária para acender a lâmpada é
menor. Após algum tempo em que as duas tensões foram
aplicadas, os filamentos atingem a temperatura necessária
para a aplicação da tensão de ignição da lâmpada. Durante
este período, a tensão através da lâmpada cria uma corrente
de descarga luminescente (do inglês glow current) que
danifica a lâmpada pelo desprendimento do material
emissivo do filamento. Este fenômeno causa um
enegrecimento na região dos filamentos, reduzindo a vida da
lâmpada.
Para reduzir os efeitos da corrente de descarga
luminescente, o reator eletrônico com partida programada foi
introduzido [3]. Estes reatores pré-aquecem os filamentos
enquanto a tensão através da lâmpada é mantida baixa, para
reduzir os efeitos da corrente de descarga luminescente.
Durante este período de pré-aquecimento uma tensão é
aplicada aos filamentos até que ele atinja a temperatura de
emissão, aproximadamente 700C. Após um tempo
programado, pré-aquecimento (t1<t<t2), uma tensão é
aplicada é através da lâmpada, acendendo-a com a mínima
perda de material. O tempo que a lâmpada leva do estagio de
pré-aquecimento até a operação normal (t2<t<t3) é também
um parâmetro importante, uma rápida transição previne
qualquer perda de material emissivo dos filamentos.
A.
Pré-aquecimento dos filamentos por fonte de
corrente
Um diagrama do circuito elétrico de um reator eletrônico
do tipo meia-ponte e circuito ressonante série-paralelo,
utilizado em muitos reatores comerciais é mostrado na Fig. 2,
o qual possui as seguintes desvantagens:
- Apresenta o mesmo tempo de pré-aquecimento,
independentemente se os filamentos estão frios ou quentes.
Isto deverá resultar em um desprendimento do material
emissivo quando os filamentos estiverem quentes [8].
- Os filamentos estão dentro do filtro ressonante LC (C S, L
e CP), resultando uma excessiva tensão de lâmpada durante o
pré-aquecimento e uma excessiva corrente de filamento
durante a ignição [6].
Fig. 01. Métodos de partida, partida rápida e partida programada.
S1
14, 21, 28, 35W
Min. V
Máx. V
Tempo de pré-aquecimento
0,5s 1,0s 1,5s 2,0s 3,0s
8,8 7,0 6,4 6,0 5,6
11,6 9,3 8,4 7,9 7,4
LAM P
DRIVE
S2
Fig. 02. Diagrama do circuito elétrico de um reator eletrônico
convencional série-paralelo.
Porém, o reator acima apresenta algumas vantagens, como
a simples configuração e a alta eficiência. Pra reduzir as
desvantagens intrínsecas desta topologia, Chin et al [3]
apresentaram um método alternativo, um reator partida
programada, o circuito é mostrado na Fig. 03.
S1
L
Vcc
+
-
D1
D3
Vcc
S4
Cp
S2
30
30
Cp
Cs
RSUB
Adaptado de Philips Silhouette T5 [7].
TABLE II
Lâmpadas T5 standard – Tensão de ignição
Tipo de lâmpada,
Temperatura ambiente
14W
Máx. durante o pré-aquecimeto
Mín. para ignição
21W
Máx. durante o pré-aquecimeto
Mín. para ignição
28W
Máx. durante o pré-aquecimeto
Mín. para ignição
35W
Máx. durante o pré-aquecimeto
Mín. para ignição
+
-
LAM P
Tipo de Lâmpada
L
Vcc
DRIVE
Como mencionado anteriormente, pra uma longa vida e
uma luminosidade estável da lâmpada fluorescente, o reator
eletrônico deverá cumprir com alguns requisitos de préaquecimento e de operação em regime nominal, como [6]:
- Os filamentos deverão ser aquecidos até uma
temperatura ótima de emissão. Dependendo do tempo
disponível para o pré-aquecimento, o reator deverá fornecer
um pré-aquecimento por tensão ou por corrente dentro de
limites, como mostra a Tabela I.
- Durante o pré-aquecimento dos filamentos, a tensão
através da lâmpada deverá ser o mais baixo possível.
Somente após os filamentos atingirem a ótima temperatura, a
tensão de lâmpada deverá aumentar até a tensão de ignição.
Os limites são mostrados na Tabela II;
- Após a lâmpada acender, o reator deverá se comportar
como uma fonte de corrente para garantir uma operação
estável. O fator de crista da corrente de lâmpada não deverá
exceder 1,7.
TABELA I
Lâmpadas T5 standard – Pré-aquecimento controlado
por tensão
D4
D2
R2
R6
Cs
D5
R4
C3
R1
R5
AMP
+
R3
S3
SCR
10C to 60C
V (rms)
V (rms)
130
230
V (rms)
V (rms)
200
340
V (rms)
V (rms)
240
425
V (rms)
V (rms)
275
530
Adaptado de Philips Silhouette T5 [7].
A seleção do método de pré-aquecimento depende do tipo
de filamento e do tempo disponível para a ignição da
lâmpada [8]. Dois diferentes drivers podem ser usados para
pré-aquecer os filamentos [6] e [8]: uma fonte de corrente ou
uma fonte de tensão.
Fig. 03. Reator eletrônico com pré-aquecimento dos filamentos por
fonte de corrente.
Este método é simples e consiste em curto-circuitar a
lâmpada com uma chave. Durante o pré-aquecimento, a
tensão através da lâmpada pode ser mantida a zero para
eliminar a corrente de descarga luminescente, acionado a
chave auxiliar S4. Após a ótima temperatura do filamento ser
alcançada, o curto-circuito é desfeito. Então, uma tensão de
ignição é aplicada para partir a lâmpada. Como resultado, a
lâmpada pode acender sem os efeitos adversos em sua vida.
As principais desvantagens deste método são, após a
lâmpada acender, a potência consumida pelo filamento é
aproximadamente 0,5W por cada filamento e para um reator
duplo é necessário duplicar os componentes para a outra
lâmpada, aumentando o número de componentes o custo do
reato.
Freqüência
B.
Pré-aquecimento dos filamentos por fonte de tensão
Um método alternativo para pré-aquecer os filamentos é
utilizando uma fonte de tensão, como mostra a Fig. 04. Este
circuito é baseado em um conversor multi-ressonante, usando
enrolamentos secundários do indutor ressonante para préaquecer os filamentos.
f PA
f IG
f OP
Pré-aquecimento
Regime
Ignição
Tempo
S1
L2:3
C2
S2
L A MP
C3
L2:1
+
-
Fig. 06. Freqüência de pré-aquecimento, ignição e operação.
L1
DRIVE
Vcc
III.
CRITÉRIO DE DESENVOLVIMENTO
O desenvolvimento do reator eletrônico proposto dois
principais filtros ressonantes. O primeiro é um LC série C
paralelo e o segundo é um simples LC.
C1
L2:2
Fig. 04. Reator eletrônico com pré-aquecimento por fonte de tensão.
Este circuito consiste de dois filtros ressonantes um LC
serie C (L1, C1 e C2) alimentando a lâmpada e um filtro série
(L2, C3) que é aplicado durante o período de pré-aquecimento
para alimentar os filamentos. O circuito mostrado na Fig. 04
mantém os filamentos aquecidos após a ignição da lâmpada,
consumindo energia nos filamentos. Para eliminar esta
desvantagem o reator eletrônico proposto, Fig. 05, possui
uma chave (S3) em série com o filtro LC série, após o
período de pré-aquecimento a S3 é desligada eliminando o
consumo de energia nos filamentos.
S1
L2:3
Filtro LCC
O desenvolvimento do filtro LCC é baseado em [9]. Este
método consiste na escolha do correto ângulo de fase () do
filtro LCC. A metodologia do ângulo de fase utiliza as
seguintes aproximações:
- Aproximação fundamental [10];
- A lâmpada fluorescente é representada por um modelo
equivalente em operação (R) e na partida (10R) [12];
- Os componentes do filtro são ideais e invariantes no
tempo.
1) Ângulo de Fase ()
O ângulo de fase é calculo para garantir a ignição da
lâmpada, a potência da lâmpada em regime de operação e
obter comutação suave nas chaves (ZVS). O ângulo de fase é
determinado por (1):

C3
L2:1
C2
LAMP
+
-
DRIVE
C1
Vcc
L1
A.
S2
S3
 
  arctan   L1 
 R 
 


 1  C 2 R 22  R 2C 
2
2

C12 

1


(1)
Onde R é a resistência da lâmpada, =2fS,  é o ângulo
de fase da impedância do filtro e Vrms é o valor RMS da
tensão fundamental.
L2:2
Fig. 05. Topologia do reator eletrônico proposto, baseado no préaquecimento por fonte de tensão.
O circuito de drive trabalha em duas diferentes
freqüências, freqüência de pré-aquecimento e freqüência de
operação. Onde a primeira é maior que a segunda, como
mostra a Fig. 06. O filtro LCC foi desenvolvido para
trabalhar na freqüência de operação e o filtro série LC foi
desenvolvido para operar na freqüência de pré-aquecimento.
Durante o período de pré-aquecimento, o enrolamento
secundário (L2:2; L2:3) alimentam os filamentos e o filtro LC
série C paralelo mantêm a baixa tensão através da lâmpada.
Após este período a freqüência muda para freqüência de
operação e uma alta tensão é aplicada ao capacitor C2
fornecendo a tensão necessária para a ignição da lâmpada.
Fig. 07. Potência na lâmpada fluorescente, operação (R) e ignição
(10R) versus ângulo de fase ().
Para fornecer a tensão de ignição da lâmpada, potência
nominal em operação e comutação suave ZVS,  pode ser
graficamente obtido por P versus  (Fig. 07), considerando a
potência durante a ignição e em regime de operação por:
P  


Vrms 2 R R 2 2 C2  2  1
2.0KV




1  2 2
R2  2  L1   
R  C 2  2  1  R 2 C2  

2



 C1 


2
(2)
0V
2)
Capacitor Paralelo C2
Através do ângulo de fase () determinado na Fig. 07, é
possível determinar o capacitor paralelo (C2) por:
C2   
3)
1
R
P(R2
  R  tan  
2)
Vrms2 R
0s
1
R  tan    1  R2 C2  
(R 22 C2  2  1)

1
(4)
2 C1
De (1), (2), (3) e (4) os componentes do filtro LCC são
determinados para satisfazer os requisitos de potência e baixo
fator de crista da corrente de lâmpada.
B.
Filtro LC
O capacitor C3, o indutor L2 e os dois enrolamentos do
secundário do filtro LC, o qual é determinado por [11]. Este
método consiste na escolha do correto fator de qualidade Q L
através da impedância parametrizada. A principal função do
filtro LC é fornecer a tensão correta de filamento durante o
período de pré-aquecimento. Este valor depende do tipo da
lâmpada, como mostra a Tabela I. Durante o préaquecimento a chave S3 é acionada e o filtro LC é conectado
ao circuito de potência.
IV.
0.5ms
VL
(3)
Inductor resonante L1
Escolhendo um valor típico de C1 para filtrar componentes
DC para a lâmpada fluorescente, o indutor série pode ser
encontrado por (4):
L1   
-2.0KV
RESULTADOS DA SIMULAÇÃO
Algumas simulações foram realizadas para verificar o
comportamento do reator proposto no período de préaquecimento, na ignição e em operação.
A Fig. 8 (a) mostra a tensão de filamento e (b) tensão de
lâmpada durante o pré-aquecimento, ignição e regime de
operação. Nesta simulação a lâmpad foi representado por sua
resistência em regime de operação (R) e a resistência na
ignição considerada como (10*R). Estes resultados da
simulação mostram a viabilidade do sistema.
1.0ms
Time
1.5ms
(b) Tensão de lâmpada.
Fig. 08. Resultados de simulação durante o pré-aquecimento,
ignição e regime normal de operação.
V.
RESULTADOS DO PROTÓPIPO
Dois protótipos de reatores eletrônicos foram construidos
para somente uma lâmpada fluorescente de 28W/T5, para
verificar a MTBF. O primeiro protótipo é um reator
eletrônico meia-ponte com filtro ressonante série carga em
paralelo sem pré-aquecimento do sfilamentos .
O segundo protótipo é o reator eletrônico proposto
baseado em partida programada, usando uma fonte de tensão
para pré-aquecer os filamentos. Este circuito é mostrado na
Fig. 10 e 11. A Tabela III mostra as especificações dos dados
de entrada, parâmetros do filtro ressonante e os principais
componentes do circuito implementado , a Fig. 09 mostra os
resultados experimentais. O circuito de drive foi
implementado usando um circuito integrado dedicado
IR2153, a freqüência de chaveamento em regime de
operação (fOP) é 40kHz e a freqüência de pré-aquecimento
(fPA) é 80kHz. O corretor de fator de potência foi
implementado com um conversor do tipo elevador (boost
converter) trabalhando em modo crítico de condução,
representado por uma fonte de tensão DC (VCC).
CH1 pk-pk
2.04 Kv

CH1 Max
810 V

20V

10V
1) V L :
2) V F:
500 V olt 500 ms
10 V olt 500 ms
(a) Tensão lâmpada (CH1) e tensão de filamento(CH2).
0V
CH2 RMS
145mA
-10V
-20V
CH2 Max
328mA
0s
0.5 ms
VRE
1.0 ms
Time
1.5 ms
2.0ms
2.0 ms



(a) Tensão de filamento.
CH2 Freq
39.8 kHz
CH1 Max
400V
1 ) V d s: 2 0 0 V o lt 5 us
2 ) Id : 2 0 0 mA mp e 5 us
(b) Tensão e corrente em uma das chaves
L1
L2:1
L2:2, L2:3
CH2 RMS
175mA
CH2 Max
200mA


CH2 Freq
39.8 kHz

CH1 RMS
178V
1) V L: 100 V olt 5 us
2) IL: 200 mA 5 us
(c) Corrente e tensão na lâmpada.
Fig. 09. Forma de onda do reator protótipo.
S4
R7
R1
D5
R10
R3
R6
R4
R8
2
+
C3
+
C1
3
S2
R5
L2:3
C6
8
4
7
L2:1
6
C7
5
R9
S5
LAMP
1
D1
R2
C8
D2
IR2153
Vcc
S1
+
-
L1
D3
C2
S3
C4
D4
C5
R11
L2:2
Fig. 10. Circuito do reator eletrônico proposto.

Fig. 11. Reator eletrônico proposto.
TABELA III
Parametros
Dados de Entrada
Tensão de entrada
VIN=220VRMS, 60Hz
Potência de saída
P=28W
Resistência equivalente da lâmpada
R=995
Tensão de barramento
VCC=400VRMS
Tempo de pré-aquecimento
2 seconds
Freqüência de operação
fOP=40kHz
Freqüência de pré-aquecimento
fPA=80kHz
Drive Parameter
R1
Resistor 470k+470k/1/5W
R2
Resistor 82k/1/3W
R3, R4, R5, R6
Resistor 10k/1/3W
R7
Resistor 40k+40k/1/5W
R8
Resistor 8,9k/1/3W
R9, R10, R11
Resistor 56/1/3W
C1, C3
Capacitor Eletrolitico 47F/50V
C2, C4
Capacitor Plastico 1nF/50V
C8
Capacitor Plastico 100nF/50V
D1
Diodo Zener 13V/1/2W
D2, D3, D4, D5
Diodo 1N4937
S1, S2
Transistor Bipolar BC337
S3, S4
MOSFET’s IRF830
S5
MOSFET IRF730
CI
Drive IR2153
Filter Parameters
C5
Capacitor Plastico100nF/400VDC
C6
Capacitor Plastico 27nF/400VDC
C7
Capacitor Plastico3,9nF/2000VDC
Inductor Resonante, 4,4mH
Inductor Resonante, 2,4mH
Enrolamento secundário, 2,5H
A Fig. 09(a) mostra a tensão de lâmpada e de filamento
durante o pré-aquecimento e a ignição. Durante o préaquecimento a tensão de filamento é 7,5 Vrms e a tensão de
lâmpada é 55Vrms. Estes resultados contemplam os valores
esoecificados nas Tabelas I e II. A Fig. 09(b) mostra a
tensão e corrente na chave (S3) durante o regime normal de
operação, é possivel observar que a chave trabalha em ZVS.
A Fig. 09(c) mostra a tensão e corrente na lâmpada durante o
regime normal de operação, as formas de ondas mostram que
o desenvolvimento do filtro ressonante LCC está correto,
devido que as duas formas de ondas são senoidais,
ocasionando um baixo fagtor de crista. Ensaios elétricos
foram realizados no reator eletrônico proposto e os resultados
são mostrados na Tabela IV. Os resultados esperimentais e a
simulação mostram-se muito próximos.
TABELA IV
Ensaio Elétrico
Potência de entrada
Corrente de entrada
Fator de potência
Distorrção harmônica total da corrente de entrada
Potência de saída
Freqüência de saída
Eficiência
Fator de crista de corrente da lâmpada
31,2W
0,140A
0,99
7,2%
27,5W
39,0kHz
88%
1,5
VI.
TESTE DE CICLOS: MÉTODO IESNA
To determinate the rated lifetime of fluorescent lamps, the
Illuminating Engineering Society of North America (IESNA)
specifies a test method using a large sample of lamps. This
method consists of burning cycles, at which the lamps
remain ON during 3 hours and OFF during 20 minutes.
Using this method, it is possible to determine the mean time
between failures (MTBF). This method may take up to 3
years to get results for a specific lamp and ballast. Recently,
rapid cycle methods, intended to reduce this testing time
have been published [2].
Fluorescent lamp lifetime is determined by the loss of the
electron-emitting coating on the electrodes. Some of the
coating is eroded from the electrodes each time the lamp is
started, and additional evaporation and erosion also occurs
during lamp operation. Electrode temperature directly affects
the evaporation and erosion of the emitting material,
therefore affecting the lamp lifetime. Since electrode
temperature is hard to measure directly, electrode resistance
may be used as a related parameter [3] and [4]. A method
proposed in [2] establishes the OFF time for rapid cycle test
for T8 lamps and compact fluorescent lamps, based in the
measurement of the electrode resistance change after power
extinguishes in the lamp. The same analysis will be applied
in this work to define the appropriate OFF time for rapid
cycle test for T5 fluorescent lamp. The OFF time for rapid
cycle test is determined by how long electrode temperature
takes to stabilize. From three of the major lamp
manufacturers, two 28W/T5 fluorescent lamps were
randomly selected and measured from each manufacturer.
The results obtained for the three lamp companies were
basically the same, therefore, results for only one
manufacturer will be shown. After the first minute the lamp
resistance decreases 80% and, five minutes latter, 95%. Only
after eleven minutes the electrode resistance reaches the rated
lamp resistance 100% at ambient temperature, as shows in
Fig. 12.
These results are similar to T8 lamps and demonstrate
that, for any rapid test cycles, if the lamp OFF time is less
than 5 minutes, the electrode does not cool completely. This
reduces the damage to the electrode during lamp starting, and
will probably result in overestimation of the lamp’s MTBF
[2]. Choosing an appropriate ON time is also very important,
since fluorescent lamp is affected by both lamp starting and
lamp operation. Some lamp manufacturers suggest that
during rapid cycle test 0,5 to 7 minutes ON time should be
used to help “cure” the electrodes so that the sputtering
during the next lamp start can be minimized[5].
Fig. 12. “A” Manufacturer lamp resistance (%) versus time.
VII.
ADOPTED BURNING TESTS
To verify the influence of programmed start ballast in T5
fluorescent lamp lifetime, two cycle tests were made with
three different ballasts, results shown in Table V. The first
one uses the cycle time used by Brazilian ballast
manufacturer, 30 seconds ON and 30 seconds OFF, these
cycles are repeated until lamp failure. The second one uses
the cycle time found on the cooled filament, as seen in
section VI, 30 seconds ON and 5 minutes OFF. The ballast
tested was an electronic ballast with programmed rapid-start
as proposed, an electronic ballast without preheating
(electronic ballast proposed without LC filter) and
commercial electronic ballast found in Brazilian market
(without preheating).
TABLE V
Electronic Ballast Type
Electronic ballast with programmed rapidstart, as proposed
Electronic ballast without preheating
Commercial electronic ballast, without
preheating
Burning Cycle Test
30s ON and 30s ON and
30s OFF
5min OFF
57600 cycles
20160 cycles
1440 cycles
2880 cycles
1800 cycles
2304 cycles
The first burming cycle test was conclude after 40 days.
The burning cycle test used by ballast manufacturer
determines a minimum number of cycles until the lamp
failure. This number takes into account the expected lamp’s
lifetime and how many cycles occur during real application.
As an example, in the most common Brazilian application
the lamp is turned ON and OFF four times in 12 hours, so the
minimum expected number of cycles within this period is
6700. Therefore, only the electronic ballast proposed should
be approved.
The second rapid cycle test was concluded after 70 days.
The lamp manufacturer specifies a burning cycle test with
30s ON and 4.5 min. OFF, so the minimum expected number
of cycles within 70 days is 20000 [7]. In this situation, only
the proposed electronic ballast should be approved.
However, it is necessary to do some statistical analysis with
large lamp samples to assert that T5 fluorescent lamp
reached the expected life, when supplied with the proposed
electronic ballast.
VIII.
CONCLUSION
The burning cycle test point out the influence and the
importance of the programmed rapid-start in T5 fluorescent
lamp lifetime. Therefore, the electronic ballast proposed is an
excellent choice for T5 fluorescent lamps. This electronic
ballast may be easily implemented for two lamps, adding one
more secondary winding to connect lamps in series.
The proposed electronic ballast topology provides a highly
controlled preheating process. The filaments are fed by a
voltage source with tight tolerance, while the lamp voltage
during the preheating period is very low, reducing the glow
current. The circuit was analyzed, simulated and
experimentally tested, and the results support the validity of
the model developed in this paper. The two resonant filters
provide sufficient decoupling between the preheating and the
steady state operation, so that each may be designed for
optimum performance. Furthermore, the filaments’ power is
eliminated after the preheating time, increasing system
efficiency.
ACKNOWLEDGEMENT
The authors gratefully acknowledge the support of this
work provided by INTRAL S.A. (Indústria de Material
Elétrico) and LEPUC (Laboratório de Eletrônica de Potência
da PUC).
REFERENCES
[1]Gvén T., “T5: economia de energia com novos materiais
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