Электронный и электромагнитный дроссель для люминесцентных ламп

Основные функции

Люминесцентные источники света не представляется возможным напрямую включить в электрическую сеть. На это имеются следующие причины:

• чтобы создать стойкий разряд в лампе люминесцентного типа, необходимо предварительно разогреть ее электроды и подать на них стартовый импульс;
• поскольку источники света газоразрядного типа обладают отрицательным дифференциальным сопротивлением, для них характерно после выхода в рабочий режим возрастание силы тока. Его необходимо ограничивать, чтобы не допустить выхода источника света из строя.

Исходя из описанных выше причин, необходимо использовать ПРА.

Принцип работы электронного балласта

Действие электронных пускорегулирующих баластников напрямую связано с принципом работы самой люминесцентной лампы. Основным этапом считается ее пуск, при котором должны соблюдаться определенные условия. В первую очередь, осуществляется разогрев обеих нитей накала, после чего на них поступает высокое напряжение, порядка 600 вольт. Значение зажигающего напряжения находится в прямой зависимости с длиной стеклянной трубки. Чем короче лампа и ниже ее мощность, тем меньше будет требуемое пусковое напряжение.

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы электромагнитного дросселя на примере типичной схемы подключения для ламп газоразрядного типа .

На схеме обозначены:

• EL – лампа газоразрядного (люминесцентного) типа;
• SF – стартер, он представляет собой устройство состоящее из колбы, наполненной инертным газом, внутри нее находятся контакты из биметалла. Параллельно к колбе установлен конденсатор;
• LL –дроссель (электромагнитный);
• спирали лампы (1 и 2);
• C – конденсатор (компенсирует реактивную мощность), его емкость зависит от мощности лампы, ниже показана таблица соответствия.

Встречаются устройства, в схемах которых отсутствует компенсирующий конденсатор, это недопустимо, поскольку реактивная нагрузка приводит к следующим негативным последствиям:

• происходит увеличение потребляемой мощности, что приводит к повышенному расходу электроэнергии;
• существенно сокращается ресурс оборудования.

Теперь перейдем непосредственно к принципу работы, приведенной выше типовой схемы. Условно ее можно разделить на следующие этапы:

• при подключении к электросети, через цепь дроссель «LL» – спираль « 1» – стартер «SF» – спираль «2» начинает проходить ток, сила которого от 40 до 50 мА;
• под воздействием этого процесса в колбе стартера ионизируется инертный газ, что приводит к повышению силы тока и разогреву биметаллических контактов;
• нагревшиеся электроды в стартере замыкаются, это вызывает резкое повышение силы тока, примерно до 600 мА. Дальнейший его рост ограничивает индуктивность дросселя;
• за счет увеличившейся силы тока в цепи происходит разогрев спиралей (1 и 2), в результате чего ими излучаются электроны, разогревается газовая смесь, что приводит к разряду ;
• под воздействием разряда возникает ультрафиолетовое излучение, которое попадает на покрытие из люминофора. В результате он светится в видимом спектре;
• когда источник света «зажигается», его сопротивление уменьшается, соответственно, понижается напряжение на дросселе (до 110 В);
• контакты стартера остывают и размыкаются.

Тандемное подключение

Ниже показана схема, где две лампы люминесцентного типа включены последовательно.

Принцип работы у представленной схемы не отличается от типового подключения, единственная разница — в параметрах стартеров. При двухламповом подключении применяются стартеры, у которых «пробивное» напряжение 110 В (тип S2), для однолампового – 220 В (тип S10).

Как подключить

Внешний вид электронной пускорегулирующей аппаратуры напоминает блок с наружными клеммами, внутри которого установлена печатная плата. В зависимости от типа этой платы, подключается и определенное количество ламп дневного света.

Сам процесс подключения достаточно простой и не требует каких-либо специальных знаний. Он состоит из нескольких этапов:

• Первый и второй выходные коннекторы прибора подключаются к соответствующей контактной паре на приборе освещения.
• Далее на вход подается питающее напряжение.

Если же требуется выполнить соединение по отдельной схеме, следует помнить, что дроссель должен быть включен в разрыв питающего провода. Параллельно с ним, к электродам подключается стартер. Электронный балластник, коннекторы стартера и нити накаливания в обязательном порядке соединяются последовательно.

Особенности дросселей электромагнитного типа

Говоря об особенностях электромагнитных ПРА, необходимо заметить, что единственные преимущества этих устройств – относительно невысокая цена, простая эксплуатация и несложный монтаж. Недостатков у классической схемы подключения значительно больше:

• наличие громоздкого и «шумного» дросселя;
• стартеры, к сожалению, не отличаются надежностью;
• наличие эффекта стробирования (лампа мерцает с частотой 50 Гц) вызывает повышенную утомляемость у человека, что приводит к снижению его работоспособности;
• при вышедших из строя стартерах проявляется фальстарт, то есть лампа, перед тем как «зажечься», несколько раз мигает, это снижает рабочий ресурс источника света;
• примерно около 25% мощности расходуется на электромагнитный балласт, в результате существенно снижается КПД.

Использование электронного ПРА позволяет избавиться от большинства из перечисленных выше недостатков.

Пускорегулирующий аппарат электронного типа (ЭПРА)

Массово ЭПРА появились не так давно, около тридцати лет назад, в настоящее время они практически вытеснили электромагнитные устройства. Этому способствовали многочисленные преимущества перед классической схемой включения, назовем основные из них:

• повышение световой отдачи ламп люминесцентного типа благодаря высокочастотному разряду;
• отсутствие шума, характерного для низкочастотных электромагнитных дросселей;
• снижение эффекта стробирования значительно расширило сферу применения;
• отсутствие фальстарта увеличивает срок эксплуатации люминесцентных источников;
• КПД может достигать 97%;
• по сравнению с ПРА электромагнитного типа, энергопотребление снижено на 30%;
• нет необходимости компенсировать реактивную нагрузку;
• в некоторых моделях электронных устройств предусмотрено управление мощностью источника освещения, это производится регулировкой частоты в преобразователе напряжения.

В качестве примера приведем схему простого электронного балласта, типичную для большинства недорогих устройств.

Перечень элементов:

• номиналы резисторов: R1 и R2 -15 Ом, R3 и R4 – 2,2 Ом, R5 – 620 кОм, R6 – 1,6 Мом;
• используемые конденсаторы: C1 – 47 нФ 400 В, С2 – 6800 пФ 1200 В, С3 – 2200пФ, С4 – 22 нФ, С5 – 4,7 мкФ 350 В;
• диоды: VD1-VD7 – 1N400;
• транзисторы: Т1 и Т2 – 13003;
• диодный симистор VS – DB3.

Завершая тему ЭПРА, необходимо заметить — их существенным недостатком является относительно высокая стоимость качественных устройств. Что касается недорогих моделей, надежность таковых оставляет желать лучшего.

Преобразователь для люминесцентной лампы схема

Этот преобразователь можно использовать для питания люминесцентных ламп мощностью до 20 Вт от аккумулятора или другого автономного источника напряжением 6. 12 В, например, в походных условиях. Его схема, подобная широко используемым во многих импортных портативных люминесцентных светильниках с батарейным питанием, показана на рис. 1.
Основа преобразователя — блокинг-генератор на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1 — формирует короткие импульсы частотой 30. 40 кГц и амплитудой 400 В, которые поступают на люминесцентную лампу EL1. Благодаря высокой частоте импульсов и инерционности люминофора мигание лампы совершенно незаметно.

При регулировке частоты с помощью переменного резистора R2 длительность импульсов остается постоянной. Изменяется их скважность, а с ней — яркость свечения лампы. Чем большее сопротивление введено, тем ниже частота и больше скважность, меньше яркость лампы и ток, потребляемый от источника питания (например, автомобильного аккумулятора). Во время испытания преобразователя с лампой F13W ток был равен 70 мА при минимальной и 800 мА при максимальной яркости.

Регулятор собран на односторонней печатной плате размерами 35×85 мм, фрагмент которой изображен на рис. 2. На остальной ее части находятся (приклеены или укреплены винтами) трансформатор Т1 и транзистор VT1 с теплоотводом. Корпус переменного резистора R2 после пайки выводов также фиксируют клеем. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 3.

Ее помещают в корпус подходящего размера из изоляционного материала, выведя ось переменного резистора в отверстие на передней стенке. Лампу EL1 можно установить в стандартную или изготовленную самостоятельно из подручных материалов арматуру.

Вместо транзистора КТ841А можно применить КТ805А или КТ847А. Площадь теплоотвода должна составлять не менее 15 см 2 .

Магнитопровод трансформатора Т1 — броневой БЗО из феррита М1500НМЗ. Он собран с немагнитным зазором 0,2. 0,5 мм. Обмотка I — 24 витка ПЭВ-2 0,38. 0,41 мм (в два провода), II — 7 витков такого же, но одиночного провода, III — 190 витков провода ПЭВ-2 0,18. 0,2 мм. Последнюю надежно изолируют от других обмоток и магнитопровода лакотканью или изоляционной лентой.

К преобразователю можно подключать любые люминесцентные лампы мощностью 4. 20 Вт, в том числе с перегоревшими нитями накаливания. Если мощность лампы менее 10 Вт, число витков обмотки III следует уменьшить.

Преобразователь сможет работать и при меньшем (вплоть до 6 В) напряжении питания, если число витков обмотки II уменьшить пропорционально напряжению. Однако его КПД заметно снижается, поэтому использовать лампы мощностью более 10 Вт в этом случае не рекомендуется.

При налаживании преобразователя резистор R1 подбирают таким образом, чтобы в правом (по схеме) положении движка переменного резистора R2 яркость свечения лампы субъективно воспринималась как номинальная, соответствующая ее подключению к сети по типовой схеме с «балластным» дросселем. Если перевод движка в противоположное положение уменьшает яркость недостаточно или чрезмерно, номинал переменного резистора следует соответственно увеличить или уменьшить.

Источник

Подключение без балласта

При необходимости газоразрядные источники света возможно включить в сеть питания без электромагнитного или электронного балласта. Схема такого включения показана ниже.

Для реализации такого подключения понадобится:

• лампа люминесцентного типа – 40 Вт и накаливания – 60 Вт (последняя будет работать как балластное сопротивление);
• два конденсатора 0,47 мкФ 400 В (играют роль умножителя);
• диодный мост КЦ404А или аналогичный, можно использовать четыре диода, рассчитанных под ток не менее 1 А и обратное импульсное напряжение 600 В.

Данная схема проигрывает по своим параметрам подключению при помощи электромагнитного дросселя и ЭПРА. Она приведена для ознакомления.