Predicción del tiempo de vida de las lámparas fluorescentes. Aplicación a usos fotovoltáicos

García Rosillo, Félix (2011). Predicción del tiempo de vida de las lámparas fluorescentes. Aplicación a usos fotovoltáicos. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. Telecomunicación (UPM).

Descripción

Título: Predicción del tiempo de vida de las lámparas fluorescentes. Aplicación a usos fotovoltáicos
Autor/es:
  • García Rosillo, Félix
Director/es:
  • Egido Aguilera, Miguel Ángel
  • Castejón Magaña, Francisco
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2011
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Telecomunicación (UPM)
Departamento: Electrónica Física
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El propósito principal del presente trabajo es la predicción del tiempo de vida de lámparas fluorescentes mediante la propuesta de un modelo. El modelo relaciona el tiempo de vida con una variable que describe el encendido y otra variable que describe el funcionamiento continuo. Este modelo fue contrastado con datos de tiempo de vida de lámparas fluorescentes funcionado con diferentes balastos y en ciclos de funcionamiento diferentes. Se analizó la relación entre ensayos convencionales y acelerados de tiempo de vida, mostrando que lo que se suponía hasta ahora que eran ensayos acelerados, no siempre son de duración más corta que los ensayos convencionales. En particular, se analizó un ejemplo de un ensayo supuestamente acelerado respecto a un ensayo convencional, para diferentes valores del daño durante el encendido y el funcionamiento continuo. Se propuso un método para la predicción del tiempo de vida de las lámparas fluorescentes basado en el mínimo número posible de ensayos acelerados. Este método suministra una predicción para el tiempo de vida de la lámpara en funcionamiento continuo, sin el conocimiento previo de su tiempo de vida nominal. Se evaluó la posibilidad de efectuar la predicción a partir de dos ensayos acelerados, encontrándose que este método no es en general recomendable. Es preferible realizar la predicción basándose en tres ensayos acelerados, mediante el ajuste de los datos obtenidos mediante un método iterativo. Se concluye que bajo ciertas condiciones, el método suministra una predicción razonable del tiempo de vida de una lámpara fluorescente funcionando con determinado balasto. Se propone un modelo analítico para predecir el tiempo de vida de lámparas fluorescentes, cuyas variables independientes están constituidas por parámetros eléctricos. El resultado es que la integral de la corriente que fluye por la lámpara antes de que la lámpara funcione en el modo de arco y la tensión de arco de la lámpara normalizada a la tensión de arco nominal se muestran como las variables independientes que describen la influencia del encendido y el funcionamiento continuo respectivamente. La expresión analítica propuesta explica un 92 % de la variabilidad de los datos de tiempo de vida. Se propone un modelo alternativo más VII completo, que incluye la tensión de calentamiento de los electrodos. Se analiza el grado de acuerdo de los dos modelos con los datos experimentales y su rango de aplicación. Se analizó el efecto del calentamiento de los electrodos en la caída catódica de la lámpara fluorescente, a diferentes valores de la tensión de arco. Se analizó el comportamiento de dos lámparas fluorescentes casi idénticas alimentadas por balastos electrónicos muy diferentes, de aplicación en instalaciones fotovoltaicas. En particular se analiza el efecto de la variación de la tensión de entrada al balasto en las características eléctricas y luminosas de la lámpara, así como en el tiempo de vida de las lámparas. Finalmente se estimó la temperatura de operación de los electrodos de varias lámparas fluorescentes, así como el tiempo necesario para que los electrodos se enfríen después de apagar la lámpara fluorescente. ABSTRACT The main purpose of this work is the prediction of fluorescent lamps lifetime, by proposing a odel that related lamp lifetime with a variable that describe the effect of starting and a variable that describe the effect of continuous operation. Based on experimental this work examines the veracity of the expression relating the lifetime of fluorescent lamps, with ballast to factor that contribute to electrode degradation, using different on and off times in the durability test. Further, the relationship between conventional and accelerated durability test characterized by different fluorescent lamp continuous operation and off times are analyzed, revealing that the accelerated test are ñor always shorter. Based on experimental easurement of the parameters that determine lamp lifetime, the effect of applying accelerated testing to a set of lamps that had previously been subjected to a conventional durability test is analyzed. The work proposed a ethod for predicting fluorescent lamp lifetimes bases on a inimum number of accelerated tests. This prediction allows the life of the lamp in continuous operation to be estimated without having to know the nominal lifetime. This work evaluates the possibility of aking this prediction based on two accelerated test, and finds that this is not generally to be recomended. It also evaluates the advicing of aking the prediction based on three accelerated test and fitting the results by a non-analytical iterative ethod. We conclude that under certain conditions, this ethod akes reasonable life predictions for fluorescent lamps associated with specific ballast. It is approached lifetime of fluorescent lamps by eans of an analytical odel. This can assist in improving ballast design and extending the lifetime of fluorescent lamps. As a result of this work the temporal integral of the glow current to starting and the lamp voltage during normal operation normalized to nominal voltage appear to be the two independent variables that describe the influence of starup and continuous operation on lamp lifetime with an acceptable degree of accuracy. The analytical expression found explains 92 % of the variability in lifetime. An alternative odel, which includes an additional voltage supplied to the lamp is IX proposed. Model agreement with original data and its range of application and limitations are also analyzed. The influence of electrode heating on cathode fall voltage at different valúes of lamp voltage is measured for a fluorescent lamp. It is analyzed the behavior of two similar fluorescent lamps, fed with different electronic ballasts, showing great influence of the electronic ballast topology in the operation of the fluorescent lamp. In particular, this work aims to analyze the effect of variations of the input voltage to the ballast in the electrical and luminous characteristics of the lamp, as well as to understand the influence of electrical parameters in the lifetime of fluorescent lamps. It is also analyzed the operating temperature of the electrode and the time necessary for the electrode cooling after switching off the lamp.

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ID de Registro: 10020
Identificador DC: http://oa.upm.es/10020/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:10020
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 12 Ene 2012 07:35
Ultima Modificación: 20 Abr 2016 18:18
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