Газоразрядное освещение - от аккумулятора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Во время автопутешествий, жизни в палатках хорошо зарекомендовали себя преобразователи для газоразрядных ламп. Батарейное освещение - вещь очень дорогая. Гораздо дешевле использовать в качестве источника энергии автомобильный аккумулятор. Лампы накаливания в 10 или 15 Вт практически достаточно для освещения внутри палатки. В то же время, при одной и той же энергии световой поток от газоразрядной лампы существенно больше, поскольку ее КПД гораздо выше, чем у традиционной лампы накаливания. Кроме того, дополнительное преимущество газоразрядной лампы состоит в том, что источник света - не точечный, так что освещение будет более равномерным.

Привожу описание двух преобразователей для газоразрядных ламп; для обоих необходимо напряжение питания 12В. Первый из них используется для ламп мощностью 6 Вт, а второй - для ламп 18 Вт.

Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя для газоразрядных ламп 6 Вт

Преобразователь для газоразрядных ламп 6 Вт. Его принципиальная схема приведена на рис.1. Конденсатор С1 заряжается через резисторы Р1 и R1. Когда напряжение на конденсаторе достигает около 0,6 В, открывается транзистор Т1. Появившийся ток коллектора создает с помощью обмотки п1 магнитное поле. Под действием изменений магнитного потока в обмотке п2 индуцируется напряжение, которое добавляется к напряжению, имеющемуся на конденсаторе С1. Течение процесса обеспечивается надлежащим подключением начала и конца обмотки n2. С увеличением тока базы транзистор Т1 оказывается в состоянии насыщения; увеличение тока коллектора прекращается. Вместе с этим прекращается рост магнитного потока в сердечнике трансформатора. Раз магнитный поток перестает изменяться, индуцированное напряжение не возникает.

Ток базы транзистора Т1 резко падает. Вследствие этого уменьшается и ток коллектора. Как только магнитный поток начинает уменьшаться, индуцируемое на концах обмотки обратной связи напряжение меняет полярность, поэтому оно вычитается из напряжения на конденсаторе С1. Транзистор Т1 закрывается. Вследствие наличия положительной обратной связи, процессы открывания и закрывания происходят очень быстро. Описанный процесс повторяется периодически. Частота колебаний зависит от сопротивления потенциометра Р1. Чем меньше сопротивление, тем больше ток зарядки и, следовательно, тем выше частота колебаний. Величина сопротивления R2 определяет ток базы транзистора Т1. С помощью этого сопротивления коэффициент полезного действия блокинг-генератора можно настроить на оптимальную величину. Форма сигнала на коллекторе транзистора схематически показана на рис.2.

Рис. 2. Форма сигнала на коллекторе транзистора T1

Трансформатор Тr наматывается на ферритовом сердечнике. В опытном экземпляре прибора был использован горшковый (сегментный) сердечник с диаметром 26 мм, А_L=630, фирмы "Siemens". В этом случае частота колебаний для использованных газоразрядных ламп составляла 40 кГц. Последовательность намотки обмоток трансформатора показана на рис.3. Обмотка nЗ обеспечивает напряжение "зажигания" для газоразрядной лампы. Емкость конденсатора С2 определяет величину протекающего в лампе тока. Чем больше эта емкость, тем меньше емкостное сопротивление Х_C и, следовательно, тем больше протекающий в лампе ток. С ростом тока увеличивается и величина светового потока, испускаемого лампой.

Рис. 3. Последовательность намотоки обмоток трансформатора

Газоразрядная лампа представляет собой, по сути дела, заполненную газом разрядную трубку. В ней возникает газовый разряд низкого давления. УФ-излучение преобразуется в видимый свет с помощью люминесцирующего порошка, нанесенного на стенки лампы. Преимущества газоразрядных ламп в том, что их срок службы гораздо больше, чем у ламп накаливания, и при одинаковой потребляемой мощности количество испускаемого света (световой поток) у люминесцентных ламп также гораздо больше.

В отношении работы этих ламп необходимо обратить внимание на следующее. Для возбуждения разряда необходимо так называемое напряжение зажигания. После зажигания разряда по мере увеличения тока необходимо снижать величину напряжения, прикладываемого к клеммам лампы. При работе лампы в обычной сети эту задачу выполняет включенный последовательно с ней дроссель.

В нашем случае это обеспечивается блокинг-генератором. Для запуска лампы существует много возможностей. Суть метода "холодного запуска" в том, что в момент подключения на лампу подается в 5...10 раз большее напряжение. После зажигания лампы на ней оказывается напряжение нормального "горения".

Вторым, гораздо более надежным, является способ "горячего зажигания". В этом случае разогреваются нити накала, находящиеся на концах газоразрядной лампы; затем, в момент их выключения, на лампу подается импульс напряжения, который ее и зажигает. Время задержки обеспечивается специальной лампой тлеющего разряда (стартером), который применяется при использовании ламп в электросети. Недостаток этого метода в том, что срок службы лампы уменьшается. Другим существенным моментом является то, что длительный накал нитей лампы значительно уменьшает КПД преобразователя.

Все эти моменты учитываются в транзисторном блоке зажигания. В момент включения незаряженный электролитический конденсатор C3 образует своего рода короткое замыкание. Этот конденсатор начинает заряжаться через резистор R4 и переход база-эмиттер транзистора Т2. Возникший под влиянием тока базы ток коллектора приводит к срабатыванию реле J. Контакты реле замыкают электроды газоразрядной лампы, и они разогреваются. Как только конденсатор C3 заряжается, ток базы транзистора Т2 исчезает. Реле размыкается; возникший на обмотке пЗ скачок напряжения зажигает лампу. Резистор R3 способствует полному закрыванию транзистора Т2. Диод D1 защищает транзистор Т2 от индуктивных скачков напряжения, возникающих в момент выключения реле.

Рис. 4. Печатная плата преобразователя для газоразрядных ламп 6 Вт

Данный преобразователь имеет защиту от подключения аккумулятора с неправильной полярностью. При перемене полярности открывается диод D3 и перегорает предохранитель Bi.

Рис. 5. Схема размещения деталей преобразователя для газоразрядных ламп 6 Вт

Печатная плата преобразователя для газоразрядных ламп 6 Вт приведена на рис.4; схема размещения деталей на ней показана на рис.5. Те дорожки, по которым проходит большой ток, должны иметь увеличенную ширину и быть хорошо залужены. Для улучшения теплоотвода между радиатором (рис.6) и переключающим транзистором Т1 наносится тонкий слой силиконовой смазки. В опытном образце было использовано герконовое реле с сопротивлением обмотки 1 кОм на рабочее напряжение 12 В (типа MGR04-А3). Естественно, здесь можно использовать и другие реле с подобными параметрами. Правда, вследствие другого расположения выводов, необходимо будет несколько модифицировать печатную плату. Во избежание возможных пробоев выводы обмоток трансформатора изолируются тонкими пластиковыми трубками.

Рис. 6. Конструкция радиатора

Параметры трансформатора приведены в табл.1. Горшкообразный сердечник привинчивается к плате медным или алюминиевым винтом. Между сердечником и печатной платой помещается резиновая прокладка - крепление сердечника будет упругим, и он не будет трескаться.

Таблица 1

Преобразователь для газоразрядных ламп можно разместить в пластмассовом корпусе. Во избежание подключения преобразователя в неправильной полярности целесообразно установить на конце кабеля питания разъем от "прикуривателя".

Рис. 7. Принципиальная схема преобразователя для газоразрядных ламп 18 Вт

Настройка прибора очень проста. На собранный преобразователь подается напряжение питания 12 В от блока питания или автомобильного аккумулятора. Замеряется потребляемый ток, и с помощью потенциометра Р1 его величина устанавливается равной 200...220 мА. В этом случае сила света газоразрядной лампы будет довольно значительной. Работа преобразователя была проверена с лампами разных типов; во всех случаях он работал нормально. Необходимо следить, чтобы напряжение аккумулятора находилось в диапазоне 10...14 В; лампа зажигается надежно, и ее световой поток не меняется.

Рис. 8. Последовательность намотки обмоток трансформатора

Преобразователь для газоразрядных ламп 18 Вт. Его схема приведена на рис.7, и она полностью такая же, как и схема на рис.1; отличаются только типы и номиналы деталей. Естественно, и принцип действия у них одинаков. Поскольку используется лампа 18 Вт, переключающий транзистор должен быть более мощным; горшкообразный сердечник трансформатора также имеет большие размеры. Последовательность обмоток трансформатора схематически показана на рис.8; число витков обмоток и диаметр провода приведены в табл.2. Увеличение ферритового сердечника привело к необходимости модификации печатной платы. Печатная плата преобразователя для газоразрядных ламп 18 Вт приведена на рис.9, а схема размещения деталей на ней - на рис.10. Нити накала газоразрядной лампы 18 Вт имеют большую площадь, а поэтому для надежного зажигания необходимо больше времени, вследствие чего резистор R4 имеет большее сопротивление.

Рис. 9. Печатная плата преобразователя для газоразрядных ламп 18 Вт

Преобразователь для ламп 18 Вт настраивается точно так же как и для ламп 6 Вт. Потенциометром Р1 устанавливается ток 1,1...1,3 А. В этом случае частота колебаний преобразователя примерно равна 10 кГц, а лампа имеет значительную светоотдачу. При такой настройке и напряжении питания в диапазоне 10...14 В лампа надежно зажигается, а световой поток практически равномерен. Данный преобразователь был испытан с лампами разных типов и со всеми хорошо работал.

Рис. 10. Схема размещения деталей преобразователя для газоразрядных ламп 18 Вт

Таблица 2

Rediotechnika Evkonyve 2000, перевод А.Бельского; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Ёмкий и прочный графеновый ионистор 24.03.2013 Электрохимические конденсаторы, также называемые суперконденсаторами или ионисторами, объединяют достоинства конденсаторов и аккумуляторных батарей. Они отличаются от обычных конденсаторов того же размера способностью запасать гораздо больше энергии, и могут заряжаться и разряжаться намного быстрее, чем аккумуляторные батареи. К сожалению, по емкости они пока заметно уступают последним, так что повышение энергетической плотности ионисторов могло бы стать важным прорывом в технологии хранения энергии. Подход к этому прорыву нашли специалисты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). Для повышения энергетической плотности необходимо улучшить электроды, объединив большую поверхность с хорошей проводимостью. На роль материала такого электрода очень хорошо подходит графен. Интересно, что для формирования электрода из графена ученые придумали использовать обычный привод DVD с поддержкой LightScribe. Для этого они покрыли диск пленкой оксида графита и обработали его лазером в оптическом приводе. В результате облучения была сформирована пленка графена со свойствами "открытой сетевой структуры", для которой характерно наличие коротких путей диффузии ионов, что позволяет сократить время зарядки. Электрод из материала, получившего название Laser Scribed Graphene (LSG), обеспечивает существенное улучшение показателей плотности энергии и плотности мощности (характеризующих, какой заряд можно накопить в ионисторе и как быстро). По словам исследователей, электрод сохраняет свои качества в разных электролитах и выдерживает большое число циклов заряд-разряд. Кроме того, свойства пленки графена позволяют изготавливать гибкие источники питания для носимой электроники, преодолев ограничения, присущие традиционным ионисторам. Немаловажно, что новый ионистор получился практически невосприимчив к механическим воздействиям. Результаты испытаний позволили ученым заявить, что графеновые ионисторы могут быть по емкости сопоставимы с современными аккумуляторными батареями. При этом их можно зарядить в 100-1000 раз быстрее.

Другие интересные новости:

▪ Сенсоры имплантируют людей и создут единую сеть

▪ Рекордный зонд

▪ Миниатюрные генераторы 32,768 кГц от Geyer

▪ Компактный цифровой телескоп Dwarf 3

▪ Черная икра из Швейцарии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбителю-конструктору. Подборка статей

▪ статья Мини-трактор МТ-5. Чертеж, описание

▪ статья Сколько горючего расходует один пассажирский самолет? Подробный ответ

▪ статья Град. Советы туристу

▪ статья Электронный массажист. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сгибание взглядом чайной ложки. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025