Uso de energía nominal versus real de una lámpara fluorescente lineal

Después de tener algunos problemas de energía, decidí investigar los mayores consumos de energía en nuestra empresa y me di cuenta de que 128 luces suman mucha energía (¡y eso no es todo!).

En general, estoy analizando la viabilidad de reemplazar todas las lámparas con LED, pero me gustaría evitar sorpresas de que el consumo de energía real sea significativamente mayor que el nominal. Cuando comencé a calcular el uso de energía, me di cuenta de que hay una diferencia bastante grande entre el consumo de energía real y la potencia nominal.

La corriente medida en la conexión a la red fue de 0,31667 A/lámpara ; el resultado más bajo se utilizó como "actualmente más eficiente", aunque podría haber una lámpara estropeada entre ellos. Se realizaron mediciones en diferentes áreas para determinar la confiabilidad y me aseguré de que se tuvieran en cuenta todos los demás usuarios avanzados. En este caso, todas las lámparas son lámparas fluorescentes lineales, T8 58W 150cm, mediante cebadores.

Usando el "estándar" de 220 V , obtengo el siguiente resultado:

0,31667 A * 220 V = 69,6674 W

Usando los 233,33 V calculados de la conexión a la red de 35 kW, 3 x 50 A , obtengo esto en su lugar:

0,31667 A * 233,33 V = 73,8886 W

Sin embargo, ambos están muy lejos de los 58 W nominales de las lámparas.

0,31667 A * 183,1560 V = 58 W

¿Estoy calculando algo mal? ¿La discrepancia se debe al deterioro de la lámpara oa los arrancadores? ¿Hay algo más obvio que me estoy perdiendo?

¿Esta discrepancia también es algo de lo que debería preocuparme con los reemplazos de LED planificados? Teniendo en cuenta que las lámparas actuales son de 58 W y los reemplazos de LED serían de 24 W.

No soy un experto y, aunque sé muy bien que A * V = W no es como siempre funciona, supuse que debería ser lo suficientemente preciso para las lámparas.

La clasificación en la que piensas es la de la lámpara (58W), pero el balasto también usa algo de energía. Los balastos electrónicos (los que no tienen arrancador) consumen menos energía, tal vez 5 W frente a los más de 10 W de los antiguos. Aún así, no es económico reemplazar los balastos ahora, solo use LED.
@FarO Terminamos cambiando prácticamente todas las lámparas a LED hace unos 10 meses y, aunque hay algunas advertencias a tener en cuenta, puedo decir con confianza que la inversión ya se ha cubierto solo con el ahorro de energía. Hoy en día, a menos que su energía sea extremadamente barata, si sus lámparas funcionan al menos 6 horas por día, es muy probable que esté perdiendo dinero al no cambiar a LED.

Respuestas (5)

Considere también que muchos LED pueden plantear el problema de la calidad de la energía. Los LED están trayendo armónicos más altos al sistema, y ​​cortarlos puede necesitar diseñar un filtro de paso bajo. [1]

Si desea leer más sobre la corrección del factor de potencia, puede consultar [2].

Además, es posible que su proveedor de electricidad quiera medir las lecturas de energía de vez en cuando si se trata de un edificio de la empresa, y si descubre que está inundando la red con armónicos, es posible que se le cobren tarifas altas a su empresa, ya que está reduciendo la red. calidad de la energía

Para circuitos de CA, utilice P=U* I* cos(phi) para medir la potencia real. Si desea medir el coseno (phi), puede medir la potencia real (P), luego medir los valores RMS de corriente y voltaje, y a partir de eso calcular la potencia aparente (S) multiplicando I (RMS) por U (RMS) . Coseno phi sería un P/S. También hay instrumentos de medición que pueden medir cos(phi) por sí mismos.

[1] http://pe.org.pl/articles/2012/11a/61.pdf

[2] https://www.ecnmag.com/product-release/2011/08/power-factor-correction-techniques-led-lighting

Usando un factor de potencia de 0,86 cosφ que encontré citado en Electrical Installation Wiki para luces fluorescentes, mis números terminan acercándose a lo que consideraría un margen de error (69,66 W medidos frente a 67,44 W calculados).

El factor de potencia debe tenerse en cuenta en los sistemas de alimentación de CA:

P = V * I * cos(phi)

El voltaje puede variar durante el día, por lo que ambos valores que escribiste podrían ser correctos.

Esto se aplica especialmente a las lámparas fluorescentes, ya que las más antiguas utilizan un balasto inductivo para controlar la corriente de la lámpara, por lo que el factor de potencia puede ser mucho menor que 1.
Incluso las lámparas LED tienen un factor de potencia bastante bajo (mi lámpara de escritorio tiene PF = 0,74), pero la carga es capacitiva.

La potencia medida en la conexión a la red fue de 0,31667 A/lámpara

No, eso no es poder lo que es actual. Si desea medir la potencia, utilice un vatímetro. Motivo: la potencia es voltaje x corriente y si el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente no es cero (factor de potencia unitario), la medición de la corriente dará una percepción de potencia demasiado inflada (suponiendo que su suministro de voltaje se fijó en 220 voltios).

Sin embargo, sabe que si la corriente disminuye significativamente cuando reemplaza una lámpara con LED, entonces, con toda probabilidad, la energía también se reducirá. Así que haz que tu jefe firme para cambiar una lámpara y consigue uno de esos medidores de vatios baratos que puedes conseguir en eBay y prepara un experimento.

Los LED ganarán siempre, así que no se demore: haga un solo experimento, informe a su jefe los resultados y calcule el período de recuperación. Entonces, con suerte, verá suficiente evidencia para convencer a su jefe de hacer el gran cambio: -

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Fuente de imagen .

Vaya, me olvidé de la corriente al reescribir esa parte, corregido. Hablando de pruebas, esto se midió cuando nada más estaba funcionando un sábado por la mañana, por lo que hay la menor fluctuación de voltaje posible. Pero, ¿significa esto que si multiplico la relación entre nominal y medida (1,27) con el consumo de energía del LED, obtendré un resultado realista? ¿O es mejor simplemente trabajar con 58W - 24W (LED) = 34W (ahorro) y asumir que ese es el peor de los casos?
Solo una nota sobre las lámparas LED: el calor hará que fallen prematuramente. La mayoría lee en el empaque que "no deben" usarse en accesorios sellados, pero esto realmente significa que no pueden.
@Sašo tiene que comparar manzanas con manzanas, por lo que está buscando comparar dos tecnologías que producen la misma salida de luz por vatio.
Sin embargo, los lúmenes por vatio no son estrictamente comparables cuando se comparan FL con LED, ya que los reemplazos de LED son más direccionales que las lámparas FL. Dado que incluso los fabricantes de LED de renombre están vendiendo reemplazos de LED de 19-24 W para lámparas FL de 58 W y las más brillantes simplemente no están disponibles, debo suponer que una lámpara LED de 2300 lúmenes es, a falta de una palabra mejor, tan eficaz como un FL de 4700 lúmenes, teniendo en cuenta la altura habitual en la que se instalan las lámparas. Aunque la eficacia de la lámpara es un tema aparte del consumo de energía real. Este último se puede extrapolar, pero el primero necesita pruebas reales.
Usted dice "Los LED ganarán siempre", luego muestra una ilustración en la que la bombilla LED tiene una eficacia menor (64 lm/W) que una fluorescente T8 (80 lm/W). Las lámparas fluorescentes compactas actuales tienen una eficacia de 70 lm/W y su ilustración muestra 57 lm/W. Tu ilustración es antigua. Calculo que entre 10 y 15 años.
@Misunderstood, el diagrama muestra 64 lúmenes por vatio para el LED y 57 lúmenes por vatio para la CFL. No estoy seguro de dónde obtuviste la cifra de 80. La ilustración puede ser antigua, pero ¿qué tecnología considera que ha mejorado más en eficiencia durante el período que indica? Es una pregunta retorica.
Verifiqué los 80 lm/W mirando las especificaciones T8 en varios sitios que venden Phillips Sylvania (por ejemplo, Home Depot). En realidad, está entre 80 y 90 lm/W. El más mejorado puede ser HPS, que es de hasta 150 lm/W, que es mejor que muchos LED.
Entonces, ¿básicamente estás diciendo que la tecnología como CFL es más eficiente energéticamente que los LED?
No, nunca dije algo así. Simplemente no me gustó tu ilustración porque no es representativa del estado del arte. Y las bombillas no son relevantes al reemplazar la iluminación lineal. Y los LED no "ganan siempre".

Los tubos de trifósforo modernos de 4500'K a 5000'K “pueden” ser tan eficientes y con un CRI mejor que las lámparas LED baratas de 88 LPW, pero ambas mejores que las incandescentes de 15 LPW.

El balasto magnético cuádruple simple no es una corriente constante como supuso incorrectamente. Los T5 x 4 pies usan 28 W, mientras que los T8 pueden ser de 32 W y esperar 2800 lúmenes de los mejores.

Hay muchas opciones de mejor iluminación y el costo puede ser una medida engañosa de "mejor". Edúquese en ingeniería de iluminación si desea ser más sabio.

Aprenda también a realizar mediciones de potencia RMS real.

Es fácil de adaptar, pero use los tubos trifósforo más caros clasificados para 30 kh usando 1 ciclo de interruptor/día o 50 kh de forma continua. Tus ojos agradecerán el contraste y la mejora de la lectura.

El uso de energía es una preocupación mayor que el costo, aunque los costos de las lámparas LED podrían cubrirse dentro de 2 años y más allá de eso, todo son ahorros. Soy muy consciente de la menor luminancia de las llamadas lámparas LED "equivalentes", pero eso es algo que tendré que probar más adelante y ver si es suficiente para nuestros requisitos. En cuanto a las lámparas de trifósforo de alta frecuencia, suenan intrigantes, aunque no puedo encontrar nada concreto sobre el ahorro de energía, pero a menos que sea al menos un 40% (para la misma luminancia), no es exactamente una opción.
LPW neto es el factor a comparar y CRI

Realmente no se trata de la potencia de la fuente de luz, sino de la cantidad de luz que recibe por vatio de pared.

Para las fuentes de luz de eficiencia para iluminación general, se tendrá una clasificación de eficacia en lúmenes/vatio. Su bombilla trifósforo fluorescente lineal T8 de 58 W común y corriente ofrece alrededor de 80 lm/W menos la pérdida de transmitancia del panel difusor y la pérdida direccional (luz que entra al techo).

El tipo de iluminación depende de si se trata de una oficina, una tienda minorista o un entorno de fabricación y la altura del techo.

Luego está la temperatura de color expresada como fría, neutra y cálida, que se especifica en Kelvin como una temperatura de color correlacionada (por ejemplo, CCT=4000K).


Ejemplos de TCC. Tomé estas fotos de papel blanco que reflejaba una iluminación LED de 1750K 98 CRI, 3000K 80 CRI y 2700K 97 CRI. La carne roja es un espectro LED especializado para un mostrador de carne para hacer que la carne roja se vea más atractiva. El LED de carne roja es muy similar al espectro de 1750K.

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Luego está el índice de reproducción cromática (CRI typ. 70-90) que indica la calidad de la luz y cuánto se aproxima a la luz solar (p. ej., CRI=80). Más alto es mejor y más caro. 80 CRI es el medio del camino. 90 CRI contiene más del espectro rojo.

La mitad superior de esta foto tiene un CRI bajo y la parte inferior tiene un CRI alto.

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En general, las fuentes de luz de menor CCT y mayor CRI (que no sean incandescentes) tendrán índices de eficacia más bajos (por ejemplo, 2700K 90 CRI ≈150 lm/W máx).

Su fluorescente lineal típico es un tubo T12 de 4'. CCT varía de 4000K a 6500K y la eficacia está en el rango de 60 lm/w. Las bombillas CFL tienen unos 70 lm/w. T8 Fluorescente lineal 80 lm/w

El problema de comparar los LED con las bombillas es que un LED no se parece en nada a una bombilla. El mayor problema es la medida del lumen. Debido a que las bombillas son una fuente de luz isotrópica (irradia luz por igual en todas las direcciones), los lúmenes funcionan bien. Los lúmenes miden la luz total que sale de la bombilla en todas las direcciones.

Los LED son una fuente de luz anisotrópica, lo que significa que la luz que sale de la fuente lo hace en un camino direccional. Esto significa que puede apuntar la luz LED en una dirección particular donde los lúmenes se concentran en un área más pequeña. Los tubos fluorescentes lineales contarán también con un reflector que intentará redirigir la luz hacia la zona a iluminar. Parte de la iluminancia se pierde o se desvía con los reflectores.

El siguiente gráfico representa un LED anisotrópico típico. Si fuera una fuente isotrópica, las líneas de la fuente serían iguales en intensidad y cubrirían todo el círculo.

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Lo que importa más que los Lúmenes es la Iluminancia o Lux (lm/m²). Una lámpara LED, con el mismo flujo luminoso (lúmenes) que una lámpara fluorescente, probablemente medirá más lux en una superficie iluminada que la lámpara fluorescente.

Las luminarias LED tienen la ventaja de atenuación. Si no necesita tanta luz como la que emite el dispositivo, simplemente atenúelo y guárdelo. También puede mejorar el ambiente.

La eficacia de los fluorescentes lineales no incluye el panel difusor que puede bloquear hasta el 80% de la luz. Los paneles difusores tendrán una clasificación de transmitancia que indica el porcentaje de luz que atraviesa el panel y no se refleja ni se absorbe. Un panel de policarbonato transparente tendrá aproximadamente un 95 % de transmitancia. El 40 % de transmitancia para un difusor blanco lechoso se considera bueno.

Reemplacé todas mis bombillas incandescentes con bombillas LED hace más de 10 años. Yo no haría lo mismo hoy. No soy fan de las bombillas LED.

Cuando los LED se calientan, producen menos luz. Cuando los LED se concentran en un área pequeña como se hace en una bombilla. Una bombilla LED individual necesita su propia fuente de alimentación y controlador LED, lo que reduce la eficiencia y la confiabilidad.

Ahora uso tiras de muchos LED económicos de potencia media donde los LED están separados unos 10 mm con un voltaje directo de 45 V.

Utilizo controladores Mean Well HLG 48V altamente eficientes y confiables con corrección del factor de potencia. Uso 48V porque tiene una mayor eficiencia que los controladores de menor voltaje. También la razón por la que tengo tiras de 45V.

Un buen reemplazo para los tubos T12 son las tiras Samsung F-Series Gen 3 de 1120 mm (44"). También están disponibles en longitudes de 280 mm y 560 mm.
Eficacia 180 lm/W aproximadamente 2,25 veces la eficacia de una bombilla T8.

Para accesorios atractivos, me gustan los accesorios y extrusiones Klus Design para alojar las tiras. Tienen una gran cantidad de buenos accesorios para instalar tiras en techos, paredes, pisos, pasamanos, escalones, debajo de gabinetes y mostradores.

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ENLACE: Catálogo Klus

Hago mis propias tiras de 560 mm x 9 mm de ancho para obtener 2700K 90 CRI y encajan en las extrusiones más estrechas (más baratas) de 10 mm.

A continuación, se muestra una tira de 560 mm (con un círculo en blanco) colocada en la parte superior de mi monitor de 55" mirando hacia arriba para que la luz se difunda por el techo. Consume 17 vatios de pared, incluido el controlador HLG-40-48B. Está colocado a 40" de la pared trasera.

Puedes ver la intensidad direccional. Los LED apuntan hacia arriba. Directamente encima de la tira (el borde superior de la foto) es más brillante. La iluminancia disminuyó en la pared posterior a medida que cambia el ángulo de luz (no hay parte posterior del soporte en el que está montada la tira).

Si hace clic y acerca la luz, verá lo que parece ser un indicador de encendido azul en el centro de la tira. La tira se atornilla a un ángulo de aluminio que se cubre con cinta aislante azul.

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A continuación se muestra una tira Samsung F-Series Gen 3 con una extrusión Klus micro-ALU montada como una luz de planta temporal.

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Gracias por la descripción general. El calor es una preocupación, especialmente porque debo usar gabinetes IP6x (polvo). En cuanto a cambiar las bombillas normales por LED, en mi experiencia (en uso privado) han mejorado mucho en los últimos años. Las lámparas de filamento "retro" bastante recientes también parecen bastante buenas, pero esa es una observación muy general con el YMMV habitual según la marca.
Hay algunas tiras Bridgelux EB-Series Gen 2 que son un poco mejores que Samsung en la disipación de calor, pero son más anchas y es muy difícil encontrar una extrusión en la que encajen. Klus tiene muchas opciones incluyendo IP67 y algo de IP68, deberías descargar el catálogo si aún no lo has hecho. El calor no debería ser un gran problema. Las extrusiones actúan como disipadores de calor y lo que hago es reducir la corriente hasta que la temperatura es la que busco. Ejecuté algunas tiras Bridgelux de 560 mm a 1400 mA y la temperatura era de unos 42 °C al aire libre. Samsung funciona más caliente que Bridgelux.
Uso de energía nominal versus real de una lámpara fluorescente lineal
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