Flüoresanlarýn bitkiler için uygun renk sýcaklýklarý yanýnda enerji tasarrufu nedeniyle önemi büyük. Elektronik balas ile bunlarýn daha verimli kullanýmý hakkýnda bir yazý buldum. Herþeyi hazýr kullanýp, bilgiyi öðrenmeden eksik ve yanlýþ uygulayanlar için deðil de, öðrenme özelliði olanlar için buraya ekliyorum.

Ali ÇELÝK - Elektrik Mühendisi

Dünyadaki enerji kaynaklarýnýn tükenir olmasý, insanlarý yeni enerji kaynaklarý bulmaya ve eldeki rezervlerini de tasarruflu kullanmaya zorlamaktadýr. Elektrik enerjisinin en çok kullanýldýðý alanlardan biri de aydýnlatmadýr. Okul, büro ve iþyerlerinin aydýnlatmasýnda flüorsan lambalarýn kullanýlmasý, bu lambalarda nasýl enerji tasarrufu yapýlabileceðini gündeme getirmiþ ve bu konuda çalýþmalar yapýlmýþtýr. Bunun sonucunda endüktif balastýn yerini elektronik balastlar almaya baþlamýþtýr.
Bu çalýþmada, flüorsan lambalarda elektronik balast kullanýlmasý ile ne oranda enerji tasarrufu saðlanabileceði araþtýrýlmýþtýr. Bu amaçla endüktif balastlý ve elektronik balastlý flüorsan lambalarýn tasarruf açýsýndan karþýlaþtýrmasý yapýlmýþtýr. Yapýlan araþtýrmalar endüktif balast yerine elektronik balast kullanýlmasýnýn, yaklaþýk olarak yüzde 30 enerji tasarrufu saðlayabileceði göstermiþtir.
Elektrik enerjisi tüketiminin hýzlý bir biçimde artmasý ve bu artýþa karþý elektrik enerjisi üretimindeki artýþýn yavaþ olmasý, ülkemizde enerji sýkýntýsýný ortaya çýkarmýþ¬týr. Bunun sonucunda yeni enerji kaynaklarý aranmasýnýn yanýnda elektrik enerjisinin daha verimli kullanýlmasý gündeme gelmiþtir. Aydýnlatma tüketicilerinin artmasý sonucu, enerji tasarrufu saðlayan lambalarýn üretimi ve kullanýmý yaygýnlaþmaya baþlamýþtýr. Ülkemizde büro, okul ve iþyerlerinin aydýnlatýlmasýnda, çoðunlukla flüoresan lambalar kullanýlmaktadýr. Flüoresan lambalar, cýva buharlý deþarj lambalarý olup, etkinlik faktörlerinin yüksek, iþletme giderlerinin düþük, ömürlerinin uzun olmasý gibi özellikleri ile verimli ve kaliteli bir aydýnlatma için vazgeçilmez ýþýk kaynaðýdýr. Flüoresan lambalarda endüktif balast kaybýnýn fazla olmasý nedeniyle, bu balastýn yerine elektronik balastlarýn kullanýmý hýzla yaygýnlaþmaya baþlamýþtýr.
Balast, flüoresan lambaya gerilim uygulandýðýnda ark olayý baþla¬madan önce tüpe uygulanmasý gereken gerilim deðeri yüksek, çekilen akým ise düþüktür. Tüp ateþlendikten sonra tüpten geçen akým þiddeti büyür, iletkenlik de eþ zamanlý büyüdüðünde tüpün uç¬larý arasýndaki gerilim azalýr. Tüp negatif empedans karakteristiði göstermeye baþlar. Bu yüzden flüoresan lambalarýn beslenmesinde akým sýnýrlayýcý eleman olan balastlara gerek duyulur. Genel olarak ideal bir flüoresan lamba balast, üç temel görevi yerine getirir. Bunlar; elektron yayýlýmýný saðlamak için flamanlarý ýsýtmak, deþarjý baþlatmak için gerekli olan baþlama gerilimini saðlamak ve çalýþma anýnda çalýþma akýmýný doðru deðerinde sýnýrlamaktýr.

Flüoresan Lambalar
Iþýným elde etme biçimi ýsýl ýþýma olan flüoresan lambalarda, ýþýk üretimi iki aþamada ortaya çýkar. Birinci aþama, alçak basýnçlý cýva buharý ortamýndan, lambanýn iç yüzeyine flüoresan madde sürülerek elektrik akýmý geçirilmesi ile gerçekleþtirilen “elektrik deþarj” olayý ile ýþýným oluþturulmasýdýr. Flüoresan lambalarýn verimi, temelde lamba gücü arttýk¬ça artmaktadýr. Ancak, ayný güçteki lambalar ele alýndýðýnda, verim deðiþimi doðrudan doðruya flüorýþýl tozun yapýsýna baðlý olmaktadýr.
Iþýk kaynaklarýnýn enerji tasarruflu üretilmesi doðrultusunda yapýlan çalýþmalar sonucunda tüp þek¬lindeki flüoresan lambalarda da büyük geliþmeler gerçekleþtiril¬miþtir. 38 mm çaplý 20W, 40W, 65W’lýk lambalar yerine, 26mm çaplý sýrasýyla 18W, 36W ve 58W’lýk flüoresan lambalar kullanýma su¬nulmuþtur. Lambalarýn çaplarý küçültülüp ýþýk akýlarý artýrýlmýþ, çok deðiþik renk sýcaklýklý ve renk ayýrým özellikli lambalar üretilmeye baþlanmýþtýr. Küçük çaplý lambalar daha ekonomiktir.

Kompakt Flüoresan Lambalar
Kompakt flüoresan lambalar ko¬nutlar ve ofisler için uygun olup, akkor lambalarý kompakt flüoresan aydýnlatmaya dönüþtürmek kolaydýr. Akkor lamba kullanýlan hemen hemen her yerde kompakt flüoresan lambalar kullanýlabilir. Örneðin 75W’lýk akkor lamba yerine, 15W’lýk bir kompakt flüoresan lamba kullanarak, ayný aydýnlatma yüzde 80 daha az enerji tüketerek elde edilir.
Ülkemizde, bu lambalar, pahalý ol¬masý nedeniyle geliþmiþ ülkelere oranla yaygýnlaþamamýþtýr. Verimli lamba fiyatlarýnda oldukça fiyat farký görülmektedir. Fakat toplam maliyetleri göz önüne aldýðýmýzda, kompakt flüoresan lambalarýn kullaným ömrü süresince maliyetinin daha az olduðunu görülmektedir. Ýki faktör bunu doðrulamaktadýr. Bunlardan birincisi kullaným ömrünün akkor lambaya göre 8 kat uzun olmasý; ikincisi ise, akkor lambanýn yüzde 20’si kadar enerji kullanmalarýdýr.
Endüktif Balast ve Starter
Balastlar, flüoresan tüpleri ve kom¬pakt flüoresan lambalara ilk çalýþ¬ma komutunu verir ve çalýþtýrýrlar. Flüoresan lambalar cýva ve argon gazý ile doludurlar. Balasttan güç alan lambanýn ucundaki elektrotlar, gazý iyonize etmek için elektrik deþarjý meydana getirirler. Cýva atomlarý normal enerji seviyesine geri dönerken, ültraviyole fotonlar yayarlar. Lambanýn fosfor kaplamasý fotonlarý, flüoresanlarý absorbe eder ve görünür ýþýk üretir.
Manyetik veya elektromanyetik olarak da adlandýrýlan endüktif balastlarda, bir demir cevheri etrafýnda alüminyum veya bakýr tel vardýr. Bakýr tel balastlar, alüminyum olanlara göre yüzde 10 daha verimlidir. Manyetik balastlar, AC standart frekansta (50Hz) çalýþýrlar. Elektrik tüketicilerinin ekstra düþük kayýplý balastlarý kullanmalarý tavsi¬ye edilmektedir.
Endüktif balastla çalýþan bir devreye 220V’luk þebeke ge¬rilimi uygulandýðý anda lamba yanmaya baþlamaz. Tüpün tutuþma gerilimi 300V civarýn¬dadýr. Bu yüzden lambanýn ça¬lýþabilmesi için ek bir elemana ihtiyaç duyulur. Starter bu gö¬revi yerine getiren otomatik bir anahtardýr. Ýçi argon veya neon gazý ile doldurulmuþ cam bir balon içinde iki elektrotu bulunan silindir þeklinde bimetal þeritten oluþmuþtur. Starterin uçlarýna þebeke gerilimi uygulandýðý zaman birbirine yakýn bulunan starter elektronlarý arasýnda ýþýltýlý bir deþarj baþlar. Bu sýrada deþarj akýmý artar ve elektronlar ýsýnýp birbirine deðerler. Starte¬rin kýsa devre olmasý ile birlikte devreden flüorsan lambanýn flamanlarýný kýzgýn hale getiren yüksek bir akým geçer. Starter elektronlarýnýn kapanmasý ile birlikte ark kesilir ve starterin elektrotlarý soðumaya baþlar. Soðuyan elektrotlar açýlarak, ilk hallerine dönerler. Starter devre¬sinin açýlmasý ile birlikte balastta indüklenen gerilimden dolayý lamba tutuþur. Eðer lamba yan¬maz ise lamba yanana kadar bu iþlem tekrarlanýr. Deþarj bir kez baþladýktan sora sönmez ve balast lamba gerilimini ve akýmýný belli bir seviyede tutar. Lamba¬nýn çalýþma akýmý flamanlardan aktýðý için, flamanlar devamlý olarak sýcak kalýp elektron yaymaya devam ederler. Lambanýn çalýþma gerilimi starterin çalýþ¬ma geriliminden daha küçük olduðundan starter açýk devre olarak kalýr.

Elektronik Balast
Elektronik balastlar, lambanýn titre¬me ve gürültüsünü azaltan endüktif balastlara göre daha yüksek frekansta çalýþýrlar. Elektronik balast¬lar, endüktif balastlardan yüzde 25 daha az elektrik kullanýrlar. Birçok elektronik balastýn lambayý kýsma olanaðý saðlamasý ile daha fazla enerji tasarrufu mümkündür. Daha verimli aydýnlatma sistemleri, daha az ýsý üretirler. Elektronik balastla¬rýn, IEC 928 ve 929 uluslararasý standartlar ile uyumlu ve yüksek güç faktörüne sahip olduðundan emin olunmalýdýr.

Þekil 1: 55 W gücündeki flüorsan lambalarda çeþitli balastlarda meydana gelen güç kaybý

Ekonomik olmasý nedeniyle yaygýn olarak kullanýlan flüorsan lambalar¬da endüktif balast yerine elektronik balast kullanýmý sonucu enerji ta¬sarrufu saðlanmaktadýr. Lamba sayýsýnýn çok fazla olduðu yerlerde, bu tasarruf küçümsenemeyecek kadar büyük olmaktadýr. Endüktif balastlara göre daha pahalý olan elektronik balastlarýn aþaðýda be¬lirtilen üstünlükleri vardýr.
• Lambanýn ve tüm aydýnlatma sisteminin etkinlik faktörünü artýrýr.
• Iþýk titreþimini ve stroboskopik olaylarý önler.
• Startersiz olmasý nedeniyle 150V’dan daha düþük gerilimlerde dahi lambanýn ani ateþ¬lenmesini saðlar.
• Güç faktörünü yükseltir ve kompanzasyona gerek yoktur.
• Iþýk akýsýnýn istenilen oranda azaltýlýp çoðaltýlmasýna imkân tanýr.
• Sýcaklýk yükselmesi az oldu¬ðundan ýsý kayýplarý da azalýr.
• Uðultu ve výzýltý gibi gürültüleri olmaz.
• Bir balastla iki lamba çalýþtýrýlabilir.
• Doðru gerilimle beslenebi¬lirler.

Tablo 1: Klasik ve Elektronik Balastlý Lambalarýn parametreleri

Konvansiyonel Sistemden Yüksek Frekanslý (HF) Sisteme Geçiþ HF elektronik balastlarý, konvansiyonel elektromanyetik sistemdeki çeþitli komponentlerin (radyo–etkileþim kondansatörü, starter ve elektro magnetik balast gibi) yerine tek bir ünite içerir. Konvansiyonel balast sisteminden elektronik balast sistemine geçerken veya bir elektronik balast diðeriyle de¬ðiþtirilirken aþaðýdaki maddelerin kontrollerinin yapýlmasý tavsiye edilir.
• Kablolar ve ampul duylarý optimum halde deðillerse, yeni bir elektronik balast montajýndan önce tüm mevcut baðlantý deðiþtirilir. Ayrýca önceki elektro magnetik sistemin tüm gereksiz bileþenleri çýkarýlmalýdýr.
• Þekil 2’de verilen eleman baðlantýlarý takip edilmelidir.
Balastýn Ömrü ve Ortam Sýcaklýðý aydýnlatma armatürlerinin içinde oluþan maksimum sýcaklýk elekt¬ronik balastýn ömrü bakýmýndan önemlidir. Armatürün içinde, balast için çevre sýcaklýðýný ölçebilmenin tek doðru yolu balast üzerindeki test noktalarýnda gövde sýcaklýðýný ölçmektir. Ölçümler sýcaklýk gösteren cihazlar veya termokulp yardýmýyla yapýlabilir.
Tüm HF elektronik balastlar için maksimum gövde sýcaklýðý 750C’dir. Maksimum gövde sýcak¬lýðý 650C olan bir balastýn, standart ömrü 50 000 saattir (±yüzde 10 arýzalanma ile). Gövde sýcaklýðýndaki her 100C’lik artýþ balastýn ömrünü yarý yarýya azaltýr.
Balast sýcaklýðýnýn düþürülmesi için aþaðýdakiler yapýlmalýdýr:
• Balastý, ampul uçlarýna çok yakýn monte etmeyin.
• Uygun sýcaklýk daðýlýmý saðlayýn.
• Ampulden balasta sýcaklýk yayýlmasýný önleyin.
• Armatürün uygun boyutlarda olmasýný saðlayýn.
Yüksek Frekanslý (HF) Aydýnlatma Cihazlarýnýn Montajý
Toprak Kaçaðý Devre Ke¬sicileri HF elektronik balastlarýn toprak kaçaðý akýmý normalde 0.5mA rms’den azdýr. Ancak armatürün ilk çalýþma anýnda toprak kaçaðý akýmý geçici olarak yüksek olabilir. Bu yüzden bir adet 30mA’lik toprak kaçaðý devre kesicisi üzerine 30 adetten fazla balast baðlanmasý tavsiye edilmez.
Yol Alma Akýmlarý bütün elektronik aletlerde olduðu gibi, elektronik balastlarda da devreye alýndýðýnda kýsa süre yol alma akýmý denen ani bir tepe aký¬mý oluþur. Birkaç adet HF balastý, ana þalter (Otomatik Sigorta) üzerinden çalýþtýrýldýðýnda, dolayýsýyla eþ zamanlý olarak devreye alýndýk¬larýnda, kabul edilebilir maksimum yük hesaplamalarýnda yol alma akýmlarý da göz önüne alýnmalýdýr. Aþaðýdaki noktalara dikkat edilmelidir:
• Elektronik balastlarýn kullanýldýðý aydýnlatma tesisatlarýnda, C tipi otomatik sigortalarýn uygulanmasý tavsiye edilir.
• Yük ana hat akýmýnýn uygulanan otomatik sigortanýn, kabul edilebilir nominal akým deðeri¬ni aþmadýðýndan emin olunuz. Esas olarak tesisat tasarýmýnda maksimum yük deðerinin, kabul edilebilir nominal otomatik sigorta yükünün yüzde 80’i olarak alýnmasý tavsiye edilir.
• Eðer mevcut kurulum klasik kontrolden elektronik kontrole dönüþtürülüyorsa, yeni durum¬da oluþan daha yüksek deðer¬deki eþ zamanlý yol alma akým¬larý, tasarlanan anahtarlama ve koruma deðerlerinin gözden geçirilmesini gerekli kýlar.
Elektromagnetik Uyumluluk
Elektromagnetik uyumluluk (EMC) bir cihazýn veya sistemin içinde bu¬lunduðu elektromagnetik ortamda sorunsuz olarak, pratikte istenmeyen etkileþimlere sebep olmadan çalýþabilme özelliðidir.
RFI (Radyo Frekansý Etki¬leþimi)
Avrupa normu EN 55015’de ilan edilen radyo frekansý etkileþimi (RFI) düzenlemeleri, 9–30 kHz fre¬kans aralýðýnda geçerlidir. Ancak günümüzde komünikasyon cihaz¬larý gibi, daha yüksek frekanslarda çalýþan elektronik ürünler piyasada yer almaktadýr. Bu tür cihazlar için RFI hükümleri, 1000 MHz frekansa kadar geçerli olan daha katý bir norm, EN 55022’de ortaya konmuþtur.
Nemlilik HF elektronik balastlarýn neme karþý özel bir korumasý yoktur. Ancak doðrudan su sýzmasý balasta zarar verecektir. Bu yüzden aþaðýdaki birkaç güvenlik hususuna dikkat edilmelidir:
• Balastýn üzerinde veya içinde yoðuþma olmamasý saðlanmalýdýr.
• Balastýn montajýnýn, yoðuþ¬mayla veya bir baþka yolla balast üzerine veya içine su akýmýna izin vermeyecek þekilde yapýlmasý saðlanmalýdýr.
Elektronik Balastlar ile Iþýk Þiddetini Ayarlama
Flüoresan lambalarýn kýsýlmasýnda HF-Regülâtör gibi ýþýk ayarlayýcý HF elektronik balastlar kullanýlýr. HF-Regülâtör balastlarý çeþitli düzenleyici sistemler tarafýndan 1–10 V DA giriþ gerilimiyle kontrol edilirler. HF-Regülâtör balastýn +/- DA giriþ üzerinden kýsýlma seviyesini düzenleyen bir potansiyometre kullanýlmaktadýr. Deðiþik fazlarla beslenen toplam 100 adete kadar HF-R kontrol edilebilir.



Akkor Lamba ve Kom¬pakt Fluorasan Lamba¬nýn Karþýlaþtýrýlmasý



Aþaðýdaki formül, 8000 saat kul¬laným ömrü baz alýnarak ayrý ayrý lambalarýn toplam aydýnlatma maliyetlerini hesaplayarak karþý¬laþtýrma olanaðý verir.
Elektrik Maliyeti = Elektriðin kWh Maliyeti x Watt Deðeri x Kullaným ömrü (h)/1000
Üç yýl süresince (4380 saat), günde 4 saat ve ayný miktarda aydýnlatma saðlayan iki lamba tipi için basit bir karþýlaþtýrma yapalým. Bu sürede 6 adet akkor flamanlý lamba kullanýr¬ken, kompakt flüoresan lambanýn, 3.8 yýl daha kullaným ömrü devam edecektir.
Elektronik ve manyetik balastlar daha yüksek hat kayýplarýna yol açan þekil bozulmasý veya faz atlamasý nedeniyle düþük güç faktörüne sahip olabilir. Güç faktörünü düzeltmek için balastlara kapasitörler monte edilebilir veya üretim sýrasýnda balastla birleþik olarak üretilebilir.
Tablo 3’te konutlarda kullanýlan lamba tiplerinin özellikleri verilmiþtir.


Sonuç
Evlerde aydýnlatmada tasarruf için kompakt lambalar önerilebilir. Örneðin 75W’lýk akkor flamanlý lambaya karþýlýk, 15W’lýk bir toplu flüoresan lamba kullanarak yüzde 80 tasarruf saðlanabilir. Ofislerde en uygun aydýnlatma flüoresan lambalarla yapýlabilir. Ofislerde tüketilen toplam elektrik enerjisinin yüzde 50’sinden fazlasý aydýnlat¬maya harcanmaktadýr. 38 mm çaplý 20W, 40W ve 65W’lýk lam¬balar yerine, 26 mm çaplý sýrasýyla 18W, 36W ve 58W’lýk flüoresan lambalar kullanýma sunulmuþtur. Ofislerde elektronik balastlý 58 W’lýk flüoresan lambalarýn kullanýldýðý verimli armatürlerle birlikte otomatik kontrol sistemlerinin de kullanýlmasý ile yüzde 75’lere varan enerji tasarrufu saðlanýr. Endüstri¬yel aydýnlatmada; yüksek basýnçlý cýva buharlý lamba yerine özel metal halide lamba kullanýlýrsa ayný aydýnlýk düzeyinde yaklaþýk yüzde 30, yüksek basýnçlý cýva buharlý lamba yerine özel yüksek basýnçlý sodyum buharlý lamba kullanýlýrsa ayný aydýnlýk düzeyinde yaklaþýk yüzde 40 tasarruf saðlanýr. Yol aydýnlatmasýnda yüksek basýnçlý cýva buharlý lamba yerine özel yüksek basýnçlý sodyum buharlý lamba kullanýlýrsa ayný aydýnlýk düzeyinde yaklaþýk yüzde 50, yüksek basýnçlý civa buharlý lamba yerine yüksek basýnçlý sodyum buharlý lamba kullanýlýrsa ayný aydýnlýk düzeyinde yaklaþýk yüzde 60 tasarruf saðlanýr. Bahçe ve çevre aydýnlatmasýnda ise yüksek basýnçlý civa buharlý lamba yerine, alçak basýnçlý sodyum buharlý lamba tercih edilirse, ayný aydýnlýk düzeyinde yaklaþýk yüzde 70 enerji tasarrufu elde edilebilir.


Kaynaklar
[1]. http://www.eie.gov.tr/turkce/en_tasarrufu/konut_ulas/en_tasar¬ruf_bina_ay.html
[2]. https://www.tse.org.tr/turkish/abone/StandardDetay.asp?STDNO=12423&sira=0
[3]. http://www.agid.org.tr/
[4]. Enerjinin Etkin ve Verimli Kulla¬nýlmasýnýn Ana Hatlarý, TMMOB Birlik Haberleri Eki, Þubat 2005
[5]. http://www.geocities.com/fpetricli2/elektro/sema/sema341.htm
[6]. Sanayi ve Ticaret Bakanlýðý, Flüoresan Aydýnlatma Balastlarýnýn Enerji Verimliliði Ýle Ýlgili Yönetmelik, 15.01.2005