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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Ловля микробов на магнит 11.07.2008 Исследователи из университета города Толидо (США) покрыли наночастицы окислов железа молекулами сахаров, входящих в состав мембраны клеток млекопитающих. К этим сахарам прикрепляются микробы, когда заражают клетку, причем разные микробы предпочитают разные сахара. Затем к культуре микробов поднесли мощный магнит - и 88% микробов оказались на магните. Это явление можно применять для очистки запасов питьевой воды. Кроме того, нетрудно изготовить наночастицы, рассчитанные на привлечение разных видов микроорганизмов, включая вирусы, и выявлять их присутствие в пробах воды, пищи или крови пациента.

Другие интересные новости:

▪ Электрогиперкар Pininfarina Battista

▪ Солнечный тандем

▪ Электронная капсула для исследования пищеварительной системы

▪ Брелок активирует иммунную систему

▪ Автомобиль на подводных крыльях

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Светодиоды. Подборка статей

▪ статья Аппарат для асов (пилотаж stedicam). Искусство видео

▪ статья Какое по счету издательство согласилось издать первую книгу о Гарри Поттере? Подробный ответ

▪ статья Квалификация профессиональных заболеваний

▪ статья Простой усилитель мощности на транзисторах КТ805 (20 ватт). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой мощный импульсный блок питания для питания радио электроаппаратуры, 220 вольт 300 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025