節(jié)能燈由于高效、使用性能優(yōu)良而獲得了廣泛的應用。由于單只燈的功率及照明的范圍較小,因此在工程實際應用中通常需要采用十幾盞、幾十盞甚至上百盞的同類型節(jié)能燈來同時照明。對于需要全天24 h不間斷照明的建筑,如地下超市、地下停車庫、配電房、動力設備機房等,采用熱釋電紅外探測控制的不間斷照明節(jié)電裝置就能夠節(jié)約大量的電能。
1裝置的工作原理
眾所周知,人體都有恒定的體溫,一般在37℃范圍,會發(fā)出特定波長為10um左右的紅外線,而被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進行工作的。主要原理是:人體發(fā)射的10um左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,經(jīng)后續(xù)電路檢測處理后就能產(chǎn)生探測信號。
熱釋電紅外探測控制的不間斷照明節(jié)電裝置主要是針對間斷性有人工作(短時間的巡視、操作等)且從現(xiàn)場監(jiān)控、安全運行的角度來說需要連續(xù)照明的場所。裝置由市電供電主電路、自耦降壓變壓器、熱釋電紅外探測器、驅動執(zhí)行元件和節(jié)能燈群等構成。
1.1熱釋電紅外探測器的基本原理
熱釋電紅外探測器的原理如圖1所示。 電路以CS 9803GP為主,并結合適當?shù)脑骷順嫵杀緫秒娐贰?
在熱釋電紅外探測器中有兩個關鍵性的元件:個是熱釋電紅外傳感器(PIR),能將波長為8~12um之間的紅外信號變化轉變?yōu)殡娦盘?,并對自然界中的白光等干擾信號具有抑制作用;另一個是菲涅爾透鏡。非涅爾透鏡有兩個作用:一是聚焦作用,即將熱釋紅外信號折射在PIR上:二是將探測區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū),使進入探測區(qū)的移動物體(人)能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號。
1.2照明控制裝置
單相不間斷照明節(jié)電裝置主要原理如圖2所示。
220V交流市電經(jīng)熔絲FUI加到降壓自耦變壓器B上,B輸山為低電壓;同時市電經(jīng)熔絲FU2加到控制電路上,指示燈LED(綠色)點亮。此時探測器探頭PIR.處于預熱狀態(tài),控制電路輸出為高電平,繼電器K的接點0~l閉合,市電直接加到節(jié)能燈上。燈獲得全電壓面起動,并進入正常的工作狀態(tài)。
過了定時間,PIR預熱結束。當無人進入探測區(qū)域時,探測器的輸出為低電平,繼電器K釋放,轉換接點Kl的0~2閉合,加在節(jié)能燈l~n上的電壓為低電壓(約50~70V),燈工作在低亮度狀態(tài),指示燈LED(紅色)熄滅。
一旦有人進入到探測區(qū)域,則熱釋電紅外探測器被啟動,繼電器K閉合,轉換接點K,的0~1閉合,節(jié)能燈l~n上的電壓變?yōu)槭须婋妷海s220V),燈1~n工作在正常亮度狀態(tài),保證工作區(qū)域的照明亮度,同時指示燈LED(紅色)點亮。
熱釋紅外探測器設有延時電路,防止當人不移動時,K釋放引起誤動作,并保證當人離開工作區(qū)域時,燈自動延時一段時間(可以根據(jù)需要設定)后進入到低亮度節(jié)能運行狀態(tài)。
當因故不需要亮度自動控制時(如設備檢修等),可以合上手動開關s,這時K動作,觸點0~1閉合,燈處于正常照明狀態(tài)。制作時應根據(jù)燈負荷的大小來選用繼電器K(線圈電壓為12 v),并留有一倍的電流余量。
三相供電的大功率應用如圖3所示。其工作原理與單相照明節(jié)能裝置相同,只不過是采用三相自耦變壓器,將燈分為三相均勻分布,使得三相市電的供電平衡可帶動更多的節(jié)能燈,獲得更大的照明范圍。由于總體燈的功率較大,電路切換的執(zhí)行元件采用具有轉換觸點的交流接觸器(線圈電壓為220v)。
2需要注意的問題
2.1自耦降壓變壓器
自耦降壓變壓器是此裝置的主要元件之一。其容量應根據(jù)負荷的大小(燈降壓運行后的總容量),并留有一定的余量來選擇。單相供電應用時輸入電壓為220V——(按10%取最高輸入電壓,即240 v),輸出電壓一般在50~70V(依據(jù)燈的不同而不同,需要事先測試。用調壓器調低節(jié)能燈的供電電壓,直至剛好能穩(wěn)定發(fā)光時的電壓值為最低電壓值,并留出10 V左右的電壓余量,防止用電高峰期電壓過低時造成燈的熄滅);輸出電流計算為:IL(單只節(jié)能燈降壓運行時的電流)×N(燈的數(shù)量)×1.2(考慮燈起動時的余量),可以委托專業(yè)的廠家來訂制或直接利用合適的交流自耦調壓器改制。
三相應用時輸入電壓為380 v(按+10%取最高輸入電壓,即418V),輸出的相中線電壓一般在50~70v:每相輸出電流為LnXl.2/3(三相均勻分布節(jié)能燈)。其他問題的處理與單相應用時的情況相類似,不再贅述。
2.2延時時間的調整
延時時間的調整需要根據(jù)工作性質的要求來進行,可通過調整控制電路上的1M電位器來調整。對于短時間和較少移動的工作情況,如設備操作等,可以設定為5~10 mm左右;對于有較長時間工作要求的,可以設定為10~30min,或更長的時間。
2.3安裝及維護
1)在探測范圍內(nèi)應避開障礙物、機器設備等的遮擋。
2)盡量使探測范圍與人活動方向呈穿越形式,不要正對著人體活動方向。
3)探測器安裝位置不要使探測范圍造成盲區(qū),以免造成裝置的工作失靈。
4)探測范圍要有余量,要考慮到夏天,當環(huán)境溫度升高與人體表面溫度接近一致時(30~32℃),探測距離會縮短1/3以上,甚至會出現(xiàn)不探測的現(xiàn)象。
5)定期用柔性清潔劑清潔菲涅爾鏡片,其正反同心圓表面有污點或霉斑點均會影響探測距離和效果。
3實際應用效果
為了驗證照明節(jié)能系統(tǒng)的實際應用效果,將安裝了12盞45 w節(jié)能燈的地下配電動機房的照明改為熱釋電紅外探測控制的節(jié)能裝置。通過一年多的使用,節(jié)能裝置的工作一直正常。附表給出了裝置使用前后的節(jié)能效果對比,可以看出使用后節(jié)能的效果是相當?shù)拿黠@(裝置的參數(shù):單相電壓供電;調壓變壓器為單相650加稅VA的自耦型變壓器,輸入240V,輸出抽頭為65V;延時時間為10min;繼電器K為接點電流10A的中功率型)。
熱釋電紅外探測節(jié)能裝置是一種具有良好節(jié)能效果的照明設備。此裝置的應用不僅極大地減少了節(jié)能燈在大量時間內(nèi)的空耗、而且相對延長了節(jié)能燈的使用壽命、減少了口常照明燈具的維修]作量,是具有較好推廣價值的實用性照明節(jié)能技術方案。