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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива 3D-принтер BQ Hephestos 2 30.06.2016 3D-принтеры, если не брать в расчет бюджетные китайские аналоги, по-прежнему весьма дорогие по цене, но от этого не перестают пользоваться популярностью. Однако в рыночном сегменте объемной печати есть доступные и качественные устройства: например, такие как Hephestos 2 от компании BQ. Новый 3D-принтер Hephestos 2 от испанской компании BQ построен на базе популярного открытого (лицензия GPL) 3D-принтера prusa i3, относящегося к классу RepRap (принтеры, которые собраны из деталей, печатаемых принтером). Подобно многим другим печатающим устройствам данного класса, эта модель поставляется в разобранном виде, однако детальное руководство по сборке и доступные в Интернете обучающие видеоролики позволят собрать ее за несколько часов даже новичку. В отличие от prusa i3, большинство деталей Hephestos 2 изготовлено из металла, что добавляет жесткости конструкции и продлевает срок службы. По сравнению с оригиналом принтер обладает расширенной рабочей областью, разработанным в BQ экструдером, индуктивным датчиком определения расстояния от платформы, обновленным интерфейсом пользователя и электроникой. Качество печати у BQ Hephestos 2 соответствует уровню более дорогих моделей. Максимальное разрешение составляет 50 мкм, максимальная скорость печать - до 200 мм/с. Даже сложные объекты печатаются точно, получаются весьма гладкими и поэтому требуют лишь небольшой послепечатной обработки. Средняя цена устройства составляет около 1000 $.

Другие интересные новости:

▪ Самая маленькая лупа видит связи между атомами

▪ Геоинженерное управление погодой

▪ Контрацептивы для кенгуру

▪ Hotpoint и Ariston объединяются для создания международного бренда

▪ Ветровая энергетика достигла рекордных 1 ТВт

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Сочтемся славою. Крылатое выражение

▪ статья Куда бы вы отправились за хорошим глотком озона? Подробный ответ

▪ статья Сосна лесная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электроизгородь. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный преобразователь, 12/220 вольт 100 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026