Некоторые доработки для ламп 2

Балласт балласту рознь...

Конечно, с той первой детской радости утекло немало воды,

многое изменилось в схемотехнике, но основополагающие принципы сохранились.

Рис. 1. Типовая схема балласта лампы дневного света

    Принцип работы такой схемы одновременно и сложен и прост, но вкратце постараемся еще раз осветить основные моменты. Итак... Когда схема первоначально подключается к сети (220 В, 50 Гц), изначально холодная лампа дневного света (далее по тексту ЛДС) представляет собой высокий импеданс для 220 В, т. к. газ в ней еще не ионизирован. Поэтому весь ток, пройдя через низковольтные витки накальных элементов, поступает на стартер, газ в баллоне которого, обладающего гораздо меньшим импедансом по отношению к лампе, быстро ионизируется и нагревается, в результате чего один из контактов биметаллик сгибается и замыкает цепь. С этого момента начинается нагрев накальных элементов и ионизация газа внутри ЛДС, а дроссель-балласт накапливает энергию. Биметаллический лепесток стартера остыв, размыкает цепь, в результате чего энергия, накопленная в Балласте, высвобождается и замыкается через малое сопротивление сети непосредственно на ЛДС, приводя к ее зажиганию. В дальнейшем функция Балласта заключается в поддержании некоторого более-менее постоянного значения RMS на концах лампы.

Недостатки и достоинства схемы

    Недостатки:

• Немалый вес и габариты балласта и стартера.
• Мерцание (стробоскопический эффект); при частоте сети в 50 Гц газ в лампе успевает деионизироваться между циклами синусоидального напряжения, т. е. в моменты перехода синусоиды через "0".
• "Фальш-старт" вспыхивание и моргание лампы в течение некоторого промежутка времени с момента поджига; поскольку отсутствует синхронизация между срабатыванием стартера и синусоидальным напряжением питающей сети, сетевое напряжение питания может уменьшать энергию дросселя, не обеспечивая должного уровня в момент старта на концах ЛДС. Это вызывает повторные срабатывания стартера.
• Нагрев балласта в результате потерь на его относительно высоком резистивном сопротивлении приводит к лишним затратам электроэнергии.

    Достоинства:

• Низкая себестоимость.

    Вышеуказанные недостатки существенны и с лихвой перекрывают единственное достоинство. Особенно вредным является "фальш-старт". При повторных включениях стартера накальные элементы ЛДС перегреваются и быстро выходят из строя. Иными словами "фальш-старт" резко сокращает срок службы ЛДС скупой платит дважды. Неприятен и визуальный эффект "фальш-старта".

Электронный балласт

    В схеме на рис. 2 напряжение сети 220 В 50 Гц сначала выпрямляется, а затем подается на схему высоковольтной и высокочастотной коммутации,где частота переключений тока уже не 50 Гц, а десятки килоГерц. Вместо стартера используется уже не схема прерывания, а термистор или просто конденсатор большой емкости, который обеспечивает работу накальных элементов ЛДС в течение какого-то промежутка времени. Функции же управления коммутацией дросселя в момент поджига лампы сосредоточены в "схеме запуска".

Рис. 2. Электронный балласт

    Такая схема имеет тройную эффективность:
    Во-первых, полностью исключается "фальш-старт", т. к. дроссель коммутируется при поджиге высоковольтным коммутатором не на переменную сеть, как это было ранее, а на постоянное напряжение. При этом оба напряжения (напряжение индукции дросселя и выпрямленное напряжение сети) складываются друг с другом со знаком "+". Возникает потенциал, достаточный для гарантированного поджига лампы с первого раза. Во-вторых, благодаря высокочастотной коммутации, газ в лампе не успевает деионизироваться между токовыми циклами, а значит для нормальной работы лампы требуется меньшее напряжение (примерно 70 % в отличие от варианта с 50 Гц). Это прямая экономия элект-роэнергии. Примечательно и отсутствие "стробоскопического" эффекта. В-третьих, поскольку частота коммутации выше требуется дроссель с меньшей индуктивностью, а значит и с меньшими размерами и весом, чем в варианте на рис. 1. Уменьшение его резистивного сопротивления также экономит электроэнергию.

Практическая реализация

    Каковы же конкретные схемотехнические решения от конкретных производителей? Здесь хотелось бы выделить SGS-Thomson (с недавних времен STMicroelectronics) и International Rectifier. STMicroelectronics для управления ЛДС предлагает чип BCD-технологии L6569, блок-схема которого приведена на рис. 3.

Рис. 3. Блок-схема L6569

    Pin-to-Pin аналогом ИС L6569 являются микросхемы фирмы International Rectifier IR2151... IR2155. Схема содержит программируемый осциллятор, частота которого устанавливается элементами Rf и Cf, работающий в диапазоне 25100 кГц, два буфера с выходной нагрузкой 275 мA для управления высоковольтными MOSFET, схему контроля и управления. Максимальное высоковольтное напряжение питания схемы (V BOOT) колеблется в пределах 600 В, как утверждает производитель; специалисты International Rectifier показали более скромную величину 500 В. Последнее, конечно, несущественно, т. к. и при 500 В схема работает. Практическая реализация схемы электронного балласта на этих ИС приведена на рис. 4.

Рис. 4. Пример практической схемы электронного балласта с использованием L6569 или IR215X

    У International Rectifier в качестве MOSFET используются транзисторы IRF720. Конкретную топологию печатной платы устройства и расположение элементов можно почерпнуть из технического описания микросхем L6569, а у International Rectifier из Design Tip "DT-94-9" и 10. Есть и более новые разработки в этой области, например, гибридные схемы фирмы International Rectifier IR51HXXX. В качестве конкретного примера рассмотрим микросхему IR51H420 (рис. 5).

Рис. 5. Блок-схема ИС IR51H420

    Схема содержит упомянутый выше ЧИП управления IR2151 и два высоковольтных MOSFET-транзистора. При таком подходе практическая реализация схемы электронного балласта выглядит намного проще, как это показано на рис. 6.

Рис. 6. Практическая схема электронного балласта с применением IR51H420

    Элементы, помеченные двумя звездочками (**), являются табличными величинами и зависят от мощности применяемой ламы. В этой схеме применяется ЛДС 18W. Однако, если у производителя возникнет интерес к данной схеме с применением другой лампы, он может почерпнуть табличные значения из Design Tip DT95-3 International Rectifier. В заключение хочется добавить, что невозможно в короткой статье изложить всю информацию по данной теме, поэтому разработчикам рекомендуем использовать весь имеющийся арсенал информации: Internet-сайты: www.st.com, www.irf.com, обычные CD-ROM.

А. Русак

ООО "ПетроИнТрейд"

Схема стартера для люминесцентной лампы





Компактные люминесцентные лампы (CFL)


Компактные люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ по сравнению с классическими лампочками. Это низкое энергопотребление (до 80%) и значительно более длительный срок службы (от 5 до 15 раз). К недостаткам можно отнести в основном дороговизну

Люминесцентные лампы выпускаются обычно в этих цветовых температурах:
 
   Теплый белый (2700K)
     Холодный белый (4000K)
     Дневной свет (6000K)

Чаще всего мы встречаемся с "белыми теплыми", которые находится недалеко от классических ламп и которые наиболее приятны в использовании. Компактная люминесцентная лампа с использованием вакуумных труб, похожа на классические лампы. Принцип преобразования энергии света,  то же самое. Трубка имеет на обоих концах два электрода соединенных с барием. Катод имеет высокую температуру около 900 градусов Цельсия, и генерирует много электронов, ускоренных напряжением между электродами  атомов аргона и ртути. Там возникают низкая температура плазмы. Ртуть излучают энергию в форме УФ-света. На внутренней стороне трубы она сталкивается с люминофором, который преобразует УФ-светом в видимый свет. Труба работает на переменном токе. Включается преобразователь, который работает на десятки килогерц, и лампы CFL не "мигают" в сравнении с классическими. Конвертер, который присутствует в винтовой крышкой, заменяет классический балласт со стартером.





Принцип работы лампы LUXAR 11W .


Цепь питания содержит блок, который включает  L2 для подавления помех , предохранитель F1, мостовой выпрямитель из диодов 1N4007 и фильтрующий конденсатор C4. Запуск включает D1, C2, R6 и динистор. D2, D3, R1, R3 имеют функцию защиты.


 

Зажигание ламп

R6, C2 и и динистор дают первый импульс на базу транзистора Q2 и вызывают его открытие. После этого они заблокированы диодом D1. После каждого открытия Q2 разряжается С2.  Далее сигнал с транзисторов идет на очень небольшой трансформатор TR1. Он состоит из ферритового кольца с тремя витками (от 5 до 10 ). Через конденсатор С3 напряжение повышается от резонансного контура от L1, TR1, C3 и C6. Трубка загорается Резонанс является частотой, которая определяется емкостью C3, потому что он имеет гораздо меньшую емкость, чем C6. В этот момент напряжение на C3 более 600 в отношении трубки. Во время старта пиковый ток коллектора примерно от 3 до 5 раз больше, чем при нормальной работе. Когда трубка повреждена, существует опасность уничтожения транзистора.

Нормальная эксплуатация
 

Когда газ насыщен ионами в трубе, C3 будет практически замкнут, и благодаря этому частота снизится. C6 генерирует значительно меньше напряжения, что достаточно для освещения. Когда транзистор открывается,  ток TR1 увеличивается до своей основной насыщености. По  обратной связи обрывается с базой, и транзистор закрывается. Теперь открывается второй транзистор  и весь процесс повторяется.



Bigluz 20W

Компактная люминесцентная лампа 20W Bigluz
использует классическую проводку с небольшими изменениями.






Isotronic 11W

В Лампе Isotronic 11W  не существует пусковой цепи с динистором.
Лампа запускается, благодаря конденсатору С1.




Luxtek 8W

Лампа Luxtek 8W использует классическую схему с небольшими изменениями.
Термистор управляет нитью подогрева.






Maway 11W

Лампа Maway 11W  аналогична Isotronic.




Maxilux 15W

Лампа Maxilux 15W выполнена по классической схеме.




Polaris 11W

Имеет небольшую нить накала. Схема классика.





BrownieX 20W

Упрощенная схема  лампы Isotronic




PHILIPS ECOTONE 11W

Лампа PHILIPS ECOTONE 11W  имеет катушку L2 для блокировки ВЧ помех и конденсатор С1 на напряжение 1200 В, что очень важно. Трубки является лучшим по сравнению с аналогичными. Светлый цвет "теплый белый" приносит свет классической лампы и не имеет небольшие розовые тона, как другие. Труба немного больше и дает большую светоотдачу по сравнению  с лампами MAWAY






IKEA 7W

Лампа IKEA 7W  имеет классическую проводку как  Lixar 11W.
Введен режим пониженного энергопотребления.
Срок службы составляет более 8500 часов,
это соответствует этикетке спецификаций.







OSRAM DULUX EL 11W





OSRAM DULUX EL 21W


Лампа OSRAM DULUX EL 21W имеет классическую схему подключения.
 


В отличие от предыдущего лампа OSRAM
не имеет термистора для медленного старта.
 

Назад