Люминесцентные лампы и их электронные балласты (начало) - Люминесцентные лампы - Энергосберегающие лампы - Каталог статей - RADIOAMATOR
Изобретатель радио Суббота, 03.12.2016, 13:36
RADIOAMATOR
Поиск позывных в российском Callbook'e:
ON-LINE поиск предоставлен сервером QRZ.RU

Приветствую Вас Гость | RSS
Выбрать язык / Select language:
Ukranian
English
French
German
Japanese
Italian
Portuguese
Spanish
Danish
Chinese
Korean
Arabic
Czech
Estonian
Belarusian
Latvian
Greek
Finnish
Serbian
Bulgarian
Turkish
Поиск по сайту
Меню сайта
Категории раздела
Светодиодные лампы [13]
Люминесцентные лампы [13]
Светильники [11]
Друзья сайта
Главная » Статьи » Энергосберегающие лампы » Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы и их электронные балласты (начало)
Люминесцентные лампы и их электронные балласты
В вопросах и ответах Н.П. Власюк, г. Киев РА №5 2009г.
В статье рассказывается о работе люминесцентных ламп (ЛЦЛ) и их электронных пускорегулирующих аппаратах (ЭПРА),

или электронных балластах. Основное внимание уделено компактным
энергосберегающим ЛЦ лампам
Вопросы, собранные автором, поступили как от читателей РА, так от его друзей и знакомых
Что такое компактная люминесцентная лампа и чем она отличается от светильников с линейными лампами?
Внешний вид компактной люминесцентной лампы (КЛЦЛ) показан на рис.1. Такие лампы называют еще энергосберегающими.

Они закручиваются в тот же патрон, что и лампы накаливания, но по сравнению с ними потребляют в 5 раз меньше

электроэнергии и служат в 8-10 раз дольше. Для зажигания КЛЦЛ применяют только малогабаритные электронные

балласты, которые называют еще электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). ЭПРА помещают в специальных

пластмассовых стаканах возле цоколя (рис.1).




В светильниках применяют линейные (трубчатые) ЛЦ лампы, причем количество ламп в одном светильнике может быть 1, 2

или 4 шт. В последнее время светильники зажигают электронными балластами, хотя в эксплуатации находятся еще много

старых дроссельных ПРА. Схемы электронных балластов для КЛЦЛ и светильников аналогичны. В светильниках легко можно

поменять сгоревшую линейную ЛЦ лампу, они продаются в магазинах по 1...1,5 дол. Конструкцией компактных ЛЦЛ не

предусмотрено замены ламп, поэтому отдельно они не продаются.
Что представляют собой люминесцентные лампы внутри?
Внутреннее устройство и физические процессы, происходящие во всех люминесцентных лампах (компактных или линейных),

одинаковые. Они представляют собой стеклянную трубчатую колбу, наполненную инертным газом, в качестве которого

применяют, в основном, аргон, но может быть и неон, гелий или их комбинация, с добавлением незначительного

количества (около 1%) паров ртути. Инертные газы обеспечивают надежное горения лампы и уменьшают распыления

электродов, а пары ртути - ультрафиолетовое излучение (УФИ). УФИ воздействует на люминофор колбы и вызывает его

свечение. Люминофор особый состав, составной частью которого является фосфор, покрывающий внутреннюю поверхность

колбы. От его компонентов зависит спектральный спектр излучения.
С торцов лампы расположены два электрода (нити накала), назначение которых, в разогретом состоянии, - обеспечить
лампу достаточным количеством электронов, необходимых для ионизации газа. Для этого их покрывают окисью бария.

Пары ртути, при деионизации, т.е. переходе с возбужденного атома в нормальное состояние, излучают кванты

ультрафиолетовых лучей. Стекло не пропускает наружу ультрафиолетовое излучение.
Сама ЛЦ лампа не может работать от электросети подобно лампам накаливания, поэтому зажигания газа в ней и

поддержание ее свечения осуществляется специальными пускорегулирующими аппаратами, называемыми балластами.
Какие существуют балласты для зажигания ЛЦ ламп, какие их преимущества и недостатки?
Существуют электромагнитные и электронные балласты. Исторически первыми появились электромагнитные балласты, их

составные части: дроссель - стартер - конденсатор. Типовая схема дроссельных балластов показана на рис.2,а. Они

устанавливаются в светильниках с линейными ЛЦ лампами. Их преимущества - простота схемы и дешевизна. Главные

недостатки - мерцания свечения с частотой 100 Гц; мерцание неисправных ламп; «фальстарт» -- вспыхивание и моргание

лампы в течение некоторого промежутка времени в начальный момент поджога, что вызывает перегревание накалов и

быстрый выход из строя; гудение работающего светильника; большой вес.




Блок-схема электронных балластов показана на рис.2,б. Такие балласты устанавливаются как в светильниках с

линейными лампами, так и в компактных ЛЦ лампах.
По сравнению с электромагнитным балластом они имеют следующие преимущества:
-  возможность как моментального пуска, так и с задержкой;
-  отсутствие мерцания,  как при запуске, так и при свечении;
- меньше на 20% энергопотребления  и  большая  светоотдача за счет повышенной частоты;
-  возможность работы в большом диапазоне   питающих   напряжений: 100...240 В; с увеличенным на 50% сроком

службы, благодаря оптимальному режиму работы и пуска;
- меньшие эксплуатационные расходы за счет сокращения числа заменяемых ламп и необходимости замены стартеров;
- малый вес.
Недостатки схемы - ее сложность и дороговизна. Учитывая преимущества электронных балластов, главным из которых

является экономия электроэнергии, Европа и Китай отказываются от применения электромагнитных балластов и ламп

накаливания. Они переходят на ЛЦ лампы с электронными балластами.
Какие условия необходимо выполнить для зажигания ЛЦ лампы?
Для нормального зажигания газоразрядной ЛЦ лампы необходимо выполнить два условия: первое -разогреть нити накала

(обычно за 1.. .3 с), второе - приложить между ними высокое напряжение.
Если не выполнить первое условие, а сразу подать высокое напряжение, то лампа зажжется (это называется «холодный

старт»), но срок службы таких ламп резко сокращается из-за разрушения эмиссионных способностей их нитей накалов.
А как же зажигают Л Ц лампы без накалов?
Иногда умельцы зажигают ЛЦ лампы, в которых перегорели нити накала. В таком случае, на каждой стороне лампы

накальные выводы закорачивают и используют как электроды.
Многие ошибочно думают, что используемые таким образом лампы будут работать «вечно», но «холодный старт» быстро

разрушает эти иллюзии: поверхность электродов, их эмиссионная способность быстро иссякает, становится ниже

допустимого значения, после чего зажигание ЛЦЛ становится невозможным.
Какая величина напряжения необходима для зажигания люминесцентных ламп ?
Величина напряжения непосредственно зависит от длины лампы и составляет 500...2000 В на 1 м длины. Обычно эти

значения находятся в пределах 200...1200 В.
Для наиболее употребляемых ЛЦ ламп напряжения зажигания равны:
- для 40 Вт (ЛБ40) -600...800 В;
- для 18 Вт (ЛБ18) -450...500 В.
У каждого экземпляра ЛЦ лампы величины напряжения зажигания имеют разные значения (т.е. существует разброс). Кроме

того, приведенная величина зависит и от старения лампы.
Какая величина напряжения необходима для поддержания уже зажженной ЛЦЛ в рабочем режиме, и какой ток при этом

проходит через лампу? После зажигания ЛЦ лампы напряжение на ней снижается и составляет:
-для 10 Вт (ЛБ10) 38 В (0,31 А);
-  для 18...20 Вт (ЛБ18, ЛБ20)  57 В (0,37 А);
-  для 36...40 Вт (ЛБ36, ЛБ40)  103 В (0,43 А).
Для ламп иностранного производства, имеющих такую же мощность, эти значения аналогичны.
По дaнным из Интернета, до 90% электронных балластов на мировых рынках, в том числе и украинском, это

автогенераторные балласты с биполярными транзисторами. Хотелось бы сравнить схемы автогенераторных балластов и

балластов на микросхемах, узнать их преимущества и недостатки.
Действительно, автогенераторные балласты заполонили отечественный рынок, из-за простоты (рис.3,а) и дешевизны.

Именно дешевизна определила причину заполнения ими рынка. Их недостатки: при отсутствии нагрузки, из-за

перегорания нитей накала ламп, транзисторные биполярные ключи с их обвязкой, как правило, сгорают, т.е. в схеме

нет блокировки на отсутствие нагрузки. Кроме того, преобразователь сразу выдает фиксированную резонансную частоту,

и ЛЦ лампы мгновенно зажигаются, что сокращает срок службы ламп. Подробнее об автогенераторных балластах описано в

[5, 6].
Другое дело, электронные балласты на микросхемах (рис.3,6).
Они имеют защиту (блокировку):
-  от перегорания нитей накала ламп или их отсутствия;
-  от значительного понижения питающего напряжения или его кратковременного пропадания.






ЭБ на микросхемах позволяет зажигать ЛЦ лампу с задержкой на 1 ...3 с. Происходит это за счет перестройки частоты.

Такие ЭБ значительно продлевают срок службы ламп. Более сложные микросхемы позволяют даже регулировать яркость

ламп и дистанционно включать (выключать) балласты. В качестве ключевых преобразователей в них применяют мощные

полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET). Недостаток электронных балластов на микросхемах -их

дороговизна. В период кризиса это большой минус.
Можно ли в электронном балансе автогенераторного типа осуществить задержку зажигания ЛЦ ламп?
Да можно. Для этого применяют позисторы типа РК1 (РК2). Позистор значительно увеличивает свое сопротивление при

нагревании проходящим через него током. Он включается параллельно конденсатору С5 (на рис.3,а показан пунктиром).

В начальный момент, когда позистор находится в холодном состоянии, он имеет малое сопротивление, около 300 Ом и

блокирует конденсатор С5. По мере своего нагрева его сопротивление значительно увеличивается, и он перестает

блокировать С5, отчего ЛЦ лампа зажигается.
Этот метод имеет два недостатка:
-  дополнительный расход электроэнергии на нагревание позисто-ра, который затрачивает электроэнергию на свое

нагревание;
- если выключить и сразу включить ЭБ, то позистор не выполнит задержку зажигания, так как обладает инерцией

остывания.
Тем не менее, этот метод задержки зажигания практикуют. Иногда умельцы вместо дефицитных РК1 (РК2) применяют

позисторы СТ-15-220, предназначенные для отечественных телевизоров, о чем подробно написано в [7].
Каким образом электронные балласты на микросхемах осуществляют зажигание ЛЦ лампы методом перестройки частоты?
Во всех электронных балластах схемы включения ЛЦ ламп одинаковы (рис.4,6).
Высокое напряжение в них достигается также одинаково, через резонанс напряжений (РН), обычно на частотах 25...50

кГц. Разница лишь в схемах генераторов (их еще называют преобразователями).
РН возникает в последовательной цепи, состоящей из емкости и индуктивности (рис.4,а), при условии, что частота

приложенного внешнего напряжения (от генератора) и собственная частота последовательного LC-контура совпадают. При

этом индуктивное и емкостное сопротивления
цепи равны, падения напряжений на них одинаковое, и, что очень важно, величины этих напряжений в несколько раз

превышают величину приложенного напряжения генератора UO и зависят от добротности LC-контура. Эти превышения могут

составлять в 2-3 и более раз.
Если добротность контура равна 3, а приложенное напряжение 300 В, то напряжение на каждом из реактивных

составляющих L и С составит 900 В.
Весь механизм работы ЛЦ лампы (схемы с графиком) до и после зажигания подробно показаны на рис.4,6, в, г.
Как это осуществляется на практике. С момента запуска генератор вырабатывает частоту, превышающую резонансную

частоту L(С1+С2) контура, например, на 75 кГц («точка-1», рис.4,г), После чего генератор уменьшает свою частоту,

двигаясь за 1...3 с к резонансной частоте fpeз (часто она равна 32 кГц). За время этого изменения по всей цепи

протекает переменный ток, разогревая нити накала лампы, возрастает напряжение на конденсаторе С2, вначале оно ниже

напряжения зажигания, но по мере приближения к fpeз резонансу величина напряжения растет, и («точка 2», рис.4,г)

лампа зажигается. После чего ее сопротивление от бесконечности резко уменьшается до небольшого значения (для 36W -

R=240 Ом, для 18W- R=154 Ом), которое шунтирует и исключает конденсатор С2 из цепи, отчего параметры и ситуация в

новой, последовательной цепи LC1 изменяется, резонанс в цепи прекращается.
РА №5 2009г.(Продолжение следует)




Как классифицируют электронные балласты (ЭБ)?
3 табл. приводится таблица классификации ЭБ, где указываются их преимущества и недостатки [6]:



Категория: Люминесцентные лампы | Добавил: admin (17.05.2009)
Просмотров: 17592 | Рейтинг: 3.8/11
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа

Наша кнопка сайта

Радиолюбителям и электрикам схемы, программы и т.д.

Код кнопки

 

Locations of visitors to this page

 

Статистика

Онлайн всего: 90
Гостей: 90
Пользователей: 0

Счётчик тиц Все для радиотехника! Информационная поддержка ремонта теле-видео-аудиоаппаратуры Сайт :: Паятель.at.ua - статьи и простые схемы, конструкции для начинающих и профессионалов. Сервер радиолюбителей России - схемы, документация,
 соревнования, дипломы, программы, форумы и многое другое! Всё для начинающих. Сборки сабвуферов для машин. Сборки сабвуферов для дома. Лаборатория. Электроника. Программы расчета. Выставка сабвуферов.

Copyright MyCorp © 2016Сайт создан в системе uCoz