Regulacja mocy żarników HQI w praktyce..

[Przemek]

Witam

Temat w zasadzie opracowałem już na początku zeszłego roku, gdy jeden z naszych forumowych kolegów napomknął mi co-nieco o swoim rachunku za prąd(2x400W + 4x54W T5)

Technologia wykorzystywana w lampach metahalogenkowych w ciągu ostatnich kilkunastu lat nie ewoluowała tak bardzo jak możemy to zauważyć w przypadku np. lamp led czy plazm, jednak pewne udoskonalenia techniczne zostały wprowadzone w "życie" - jak choćby ściemnialne balasty HQI.

Idea jest dosyć prosta - ustawiamy preferowaną moc żarnika (czy to ręcznie - czy za pomocą kontrolera) co pozwala nam dopasować oświetlenie do aktualnej obsady akwarium, czy też posiadanej wielkości akwarium.

Oczywiście regulacja odbywa się tylko "w dół" - i jak miałem okazję się przekonać, nie zawsze działa tak jakbyśmy się tego spodziewali.

Poniższe porównanie, czy też "test praktyczny" wykonany został w możliwie najdokładniejszy sposób, przy wykorzystaniu posiadanych przez nas urządzeń pomiarowych, a wszystkie pomiary wykonywane były minimum trzy razy(jak pomiar PAR czy pobieranje mocy).

Co testowaliśmy:

- do testów wybraliśmy żarnik 400W BLV 14KK oraz 250W BLV 14KK. Żarniki są w zasadzie nowe - świeciły około 50-60 godzin.Żarniki z gwintem E39/E40 testowane były w oprawie Helios.

Na czym testowaliśmy?

• fitofotometr Apogee
  

• spektrometr liniowy Ocean Optics USB 4000+ z zestaw światłowodów pracujących w zakresie 200-1100nm.
  
• miernik zużycia prądu(pobieranej mocy) – EL-EPM02FHQ
  
• balast elektroniczny 250W z regulacją mocy PS 250W HQI ER
  
• balast elektroniczny 400W z regulacją mocy PS 400W HQI ER
  
• balast magnetyczny Tridonic Atco – używany m.in w lampach AquaMedic Sunlight NG(parametry zbliżone do pozostałych producentów – jak np. VS)
  

Na pierwszy ogień poszedł żarnik 400W, który podpięty został pod balast z regulacją(ręczną) mocy w zakresie 50%, 75% oraz 100%.

Przy każdym pomiarze dokonywaliśmy pomiaru zużywanej aktualnie mocy(całego zestawu czyli żarnik + balast), spectrum emitowanego przez żarnik oraz tzw. PAR – czyli intensywności promieniowania wykorzystywanego przez organizmyu żywe(glony symbiotyczne) w procesie fotosyntezy.

Zakres ten dotyczy promienowania pomiędzy 400 a 700nm – miernik skalibrowany został pod oświetlenie sztuczne.

Na poniższym wykresie zaprezentowane są wszystkie trzy charakterystyki liniowe spektrum – w odniesieniu do szczytowego wykresu przypadającego w okolicach 450nm. Dzięki wspólnemu punktowi odniesienia możemy zaobserwować drobne zmiany w charakterystyce(a więc także barwie) światła.

Wykres liniowy czerwony(wraz z wypełnieniem) dotyczy żarnika pracującego z balastem ustawionym na 100% mocy.

Wykres niebieski – balast analogicznie ustawiony na 75%, czarny – 50%.

a) moc balastu 100%

W tym trybie widzimy najpełniejsze odwzorowanie spektrum, dotyczy to szczególnie charakterystyki pomiędzy tzw. pikami(obszarami wykresu osiągającymi maksimum dla danej długości fali).

Możemy przyjąć, że wykres ten będzie punktem odniesienia do pozostałych pomiarów oraz zaobserwowanych zmian w charakterystyce światła.

Barwa żarnika pracującego na 100% wydaje się być najcieplejsza ze wszystkich trzech pomiarów – spectrometr wykazał temperaturę ok .14700K.

Średni pomiar pobieranej mocy to ok. 419W.

Natężenie światła(PAR) w odległości 60cm od bańki żarnika – najwyższy zanotowany PAR to 296.

Power factor całego zestawu – 99%.

Aby ułatwić porównanie sprawności poszczególnych ustawień balastu, przyjmijmy że P% to moc pobierana przez wydajność PAR. Im niższy współczynnik tym więcej “wartościowego” światła uzyskujemy z jednego wata pobieranej energii elektrycznej.

Dla żarnika 400W pracującego na 100% mocy jest to 1.41

moc balastu 75%

Porównanie charakterystyki spektrum wypadło dosyć korzystnie – pomimo zmiany kształtu wykresu temperatura barwowa uległa niewielkiej zmianie – ok. 15370K.

Średnia moc pobierana to 309W.

Power factor całego zestawu – 100%

Pomiar PAR(60cm) – 191

P% = 1.61

c) moc balastu 50%

W dalszym ciągu następuje obniżenie temperatury barwowej I na tym ustawieniu pomiar wykazał około 16400K. Efekt był podobny do zastosowania żarnika z dodatkowym oświetleniem aktynicznym, barwa niebieska pogłębiła się nie tracąc swoich charakterystyk szczytowych oraz głównego zarysu spektrum.

Średnia moc pobierana to 259W.

Power factor dla całego zestawu – 98%

Pomiar PAR(60cm) – 142

P% = 1.82

Jak widać na powyższym przykładzie przy mocy ustawionej na 50% zestaw żarnik + balast nie zużywa połowę mniej mocy niż pracujący na pełnym ustawieniu - a raczej jest to ok. 62%. Wynika to dwóch faktów – spada nam współczynnik sprawności oraz moc zużywana przez balast jest stała (w przypadku ustawionego na 100% czy 50% balastu).

Czy więc żarnik 400W pracujący na balaście ustawionym na 50% ma podobną sprawność/wydajność jak typowy 250W pracujący na 100%? Zobaczmy

Żarnik 250W zasilany balastem z regulacją mocy 50%, 75% oraz 100%.

Ponownie zaczeliśmy od mocy 100% dokonując pomiarów PAR w takiej samej odległości/(60cm od bańki żarnika) I w taki sam sposób mierząc spektrum emitowanego światła.

a) ustawienie 100%

Średnia moc pobierana przez zestaw to 258W(czyli niemal taka sama jak żarnika 400W pracującego na 50%).

Power factor – 98%

Pomiar PAR(60cm) – 156

P% = 1.65 (czyli “sprawność” świetlna wyższa o około 9% w porównaniu do żarnika 400W pracującego na 50%)

ustawienie balastu na 75%

Power factor 98%

Moc pobierana – 194W

Pomiar PAR(60cm) – 99

P% = 1.99

c) ustawienie balastu na 50%

Power factor 98%

Moc pobierana – 189W

Pomiar PAR(60cm) – 91

P% = 2.07

Jak widzimy od razu, różnica w zużyciu prądu oraz sprawności zestawu w ustawieniach 50% I 75% jest znikoma. Trudno powiedzieć od czego to zależy, testowaliśmy to na różnych żarnikach I różnych balastach(aby wyeliminować przypadkową usterkę która mogła by wpłynąć na wynik pomiaru) jednak efekt był zawsze zbliżony.

Można więc przyjąć że w przypadku żarnika 250W – ustawienie mocy 50% nie ma uzasadnienia – zmniejsza się sprawność (przy niewielkim spadku zużycia prądu).

Co nas zaskoczyło, to fakt że żarnik 400W pracujący na balaście ustawionym na 50% ma dosyć wysoką sprawność, wyższą nawet od żarnika 250W pracującego na balaście magnetycznym..

Żarnik 250W pracujący na balaście magnetycznym Tridonic ATCO.

Power factor – 69%

Moc pobierana – najniższa jaką udało nam się zarejestrować to 284W, średnia 287W

Pomiar PAR(60cm) – 141

P% = 2.03

Co ciekawe, temperatura barwowa emitowanego przez żarnik światła na balaście magnetycznym wynosiła ok. 13600K , czyli nieco niżej niż deklaruje producent. To samo dotyczyło jednak żarników innych firm, zmierzyliśmy żarniki 20KK, 10KK – niemal zawsze CTT było niższe niż określone przez producenta.

Jednak jeśli porównamy powyższy wynik do żarnika 400W pracującego na 50% mocy to okaże się, że przy podobnej mocy zużywanej żarnik 400W “produkuje” więcej światła I jego P% jest lepszy niż w przypadku żarnika na balaście magnetycznym. Należy jednak pamiętać, że zauważalna będzie różnica koloru światła w obu przypadkach I to dosyć znacznie(HQI 400W @50% - dużo bardziej niebieskie światło)

Na koniec wykres wspólny dla wszystkich czterech pomiarów(3 na balaście elektronicznym, jeden na magnetycznym).

Kolor pomarańczowy – balast magnetyczny

zielony – balast 100%

czarny – balast 75%

różowy – balast 50%

Krótkie podsumowanie

Przystępując do testów sądziłem że teoretyczne możliwości sterowania mocą żarników nie będą miały zastosowania w praktyce a testy wykażą duże spadki sprawności/zmiany spektrum.

W przypadku zarnika 250W niestety regulacja nie działa jak powinna - w zasadzie mamy dwa ustawienia z którym możemy skorzystać(100% I 75%) , trzecie – na 50% powoduje dalszy spadek wydajności I niewielki spadem pobieranej mocy.

W przypadku żarników 400W(i balastów elektronicznych z regulacją mocy pobieranej) sterowanie takie ma uzasadnienie I może być doskonałym rozwiązaniem dla osób które rozpoczynają przygodę z mniej wymagającymi(pod kątem światła) koralowcami (lub przy niewielkiej obsadzie w dosyć wysokich akwariach). Wraz ze zmianą obsady(wzrostem zapotrzebowania na światło) “podkręcamy” jedynie moc balastu. Takie rozwiązaniem pozwala już na starcie(w przypadku większych akwarii) wybrać modele lamp z żarnikami 400W zamiast 250W, szczególnie gdy zakładamy iż z czasem być może taka moc będzie nam potrzebna.

Nadmienić należy również, że żarniki zasilane niższym prądem(mniejsza moc na balaście) przez dłuższy okres czasu zachowują swoje parametry świetlne co również wpływa na ekonomiczność tego typu rozwiązania..

Na dniach pojawi się również krótkie opracowanie wraz z charakterystykami świetlówek i analizą zmian spektrum światła w czasie "wypalania" się(zużywania) w przeciągu roku czasu wraz z omówieniem zmian a w szczególności powodów wzrostu niepożądanych glonów(jak dino/cyjano) oraz drugie opracowanie zwiazane z testami nowych modeli świetlówek dostępnych na rynku(m.in ATI, Giesmann itd).

Wcześniejsze testy mozecie znaleźć w tym wątku:

http://nano-reef.pl/...ch-producentow/

pozdrawiam

Przemek

[chodi]

sprawa arcyciekawa i wnioski (choc dziwne) nasuwaja sie same wydaje mi sie, ze decydujaca bedzie trwalosc zarnika pracujacego w sposob ciagly na 50% wydajnosci. mam wrazenie, ze to wcale nie musi wydluzyc jego zywotnosci. ciekawe co o tym mysla sami producenci zarnikow? takie dane sa dostepne?

pozdrawiam

[Przemek]

Wysłaliśmy zapytanie do kilku firm - m.in CoralVue, BLV/Ushio czy też Sylvani. Zobaczymy co odpiszą.

Z informacji w internecie można wyczytać że zależy to od wielu czynników, m.in sposobu ściemniania - step level dimming, Continuous (line-voltage) dimming czy też panel dimming.W balastach omawianych w teście użyta została ta druga metoda regulacji mocy.

Wielu producentów zaznacza ze ściemnianie poniżej 50% w sposób znaczący wpływa na żywotność żarnika(skraca jego trwałość).

Nie zaleca się także ściemnianie żarników o mocy 150W i mniejszej.

Jak tylko dostaniemy odpowiedź, to na pewno ją tu zamieszcze.

pozdrawiam

[chodi]

o wlasnie o to mi chodzilo. gdzies haczyk byc musi bo bylo by zbyt pieknie zamiast 250w powiesic skrecone 400 i uzyskac lepsza barwe i wydajnosc przy podobnym zuzyciu pradu...

swoja droga ciekawe czy zuzyte vel pozolkle zarniki po skreceniu mocy odzyskaly by troche zimnej barwy

swietny pomysl na tak popularny ostatnio eco-recycling

[Przemek]

niestety nie mam żadnego zużytego, ale pogadam z sonko - może jemu zostały po ostatniej wymianie - można by zmierzyć przed i po skręceniu mocy..

[Efendi]

Pozwolę sobie na parę pytań:

1. Czy wypalanie się żarników HQI na balaście magnetycznym i elektronicznym będzie identyczne ?

2. Czy można określić po jakim czasie żarniki powiększą swoje widmowo o niepożądany zakres który sprzyja rozwojowi glonów (dino itd)

[Przemek]

Pozwolę sobie odpowiedzieć na te parę pyta

1. Nie będzie takie same - dzięki "dopasowaniu" prądowemu i tzw. inteligentnemu zapłonowi żarnik nie jest narażony na pracę w niesprzyjających warunkach zaraz na starcie. Balasty elektroniczne mają też zabezpieczenie przed gorącym startem(np. po zaniku zasilania) co jest w zasadzie jedną z najbardziej istotnym spraw, gdyż to przez gorący start(ponowny rozruch nim bańka ostygnie) ulega skróceniu żywotność żarnika.

2. To także zależy od "modelu" żarnika, najbardziej narażone na zmian widma są żarniki o stosunkowo niskich(jak na nasze hobby) temperaturach barwowych - jak 10.000K czy 12.000K których barwa pójdzie w kierunku barwy żółtej(na spektrum - w kierunku czerwieni - czyli zakresu światła najbardziej odpowiedniego dla Chlorofilu B - obecnego w roślinach zielonych)

Żarniki o wysokiej temperaturze barwowej - również się "ocieplą", jednak na zastosowane rodzaje ziem rzadkich - nie będzie to tak widoczne jak w przypadku 10KK(dla przykładu).

[ZiZi]

kilka lat miałem balasty elektroniczne 150w i 400w z regulacją mocy - żarniki 10 - 14 k, także 250W magneto, ogólnie dla koralowców było wszystko jedno, czy pracuje z pełną mocą 6 czy 9 godzin, ważne były pozostałe parametry dla wzrostu koralowców

- kiedyś pisano, że żarnik 400w spali mi SPS, rosły kilka cm pod lustrem i bezpośrednio pod żarnikiem

teraz mam FO, wymieniłem oświetlenie i koralowce które zostały rosną pod T5 bardzo słabo, obecnie uważam, że oświetlenie HQI jest najlepsze dla twardych

co do prądu, to chyba najmniej ważna sprawa kosztów utrzymania akwariów