Люминесцентные лампы и их электронные балласты (продолжение)

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Люминесцентные лампы

Опубликовано: 23.03.2017 08:50

Просмотров: 2629

Сегодня утилизация ламп в СПб пользуется спросом. Эквивалентная схема новой ситуации показана на рис.4,в. Резонансная кривая «график 1» превращается в новою кривую «график 2» (на рис.4,г показана пунктиром), и напряжение с «точки 2» резко перемещается в рабочую «точку 3» зажженной лампы. При этом напряжение *на лампе уменьшается до Uраб, изменение частоты прекращается, и лампа продолжает светить, ток через накалы ламп не проходит. Как видим из рис.4,б, в, г, после зажигания лампы, т.е. уменьшения ее сопротивления, ситуация в схеме резко изменилась (рис.4,в) и задача балласта в новой ситуации -- поддержание свечения лампы.

Первый, индуктивность L (дроссель) в этой последовательной цепи (рис.4,6) выполняет две функции: как один из элементов резонансной цепи и как ограничитель тока в цепи зажженной ЛЦ лампы. Без этого ограничителя лампа просто сгорела бы.
Второй, при последовательном соединении конденсаторов С1+С2 результирующая емкость (Срез) будет меньше самой меньшей емкости. Срез рассчитывается по формуле:
Срез=С7+С2/С7хС2
Третий, плавное изменение (уменьшение) частоты генератора (преобразователя) применяется в электронных балластах с микросхемами. Лампа, в таком случае, зажигается с задержкой в 1 ...3 с, за это время нить накала успевает разогреться и выдать достаточное количество электронов, необходимых для зажигания лампы, что положительно сказывается на долговечности ЛЦ лампы. В электронных балластах, собранных по автогенераторной
схеме [5], генератор сразу вырабатывает частоту, близкою к резонансной частоте LC-контура, лампа зажигается сразу, нить накала не успевает разогреться, и получается «холодный старт». Но ЛЦ лампы в таких схемах «живут» недолго.
Четвертый, каждый экземпляр однотипных ЛЦ ламп имеет разное напряжение зажигания, т.е. существует разброс. Кроме того, напряжение зажигания увеличивается при старении лампы. Схемы ЭБ на микросхемах с перестраиваемой частотой учитывают эту особенность и зажигают лампы.
Пятый, частота, с которой начинает работать генератор, может быть не только 75 кГц, как показано на схеме рис.4,г, но и других значений, например 60 или 110 кГц, все зависит от конкретной схемы и разработчика.
Где можно почитать о самостоятельном проектировании электронных балластов?
Эти данные находятся на: http:// www.irf.com/forms/eltdk.html, а также подробно разъясняются в [4].
Что такое корректоры коэффициента мощности (ККМ) и почему их применяют в мощных электронных балластах?
В электронных балластах применяют импульсные источники питания, которые потребляют от электросети далеко не синусоидальный (импульсный) ток, что существенно искажает сину-
соидальную форму питающего напряжения. В результате синусоида приобретает срезанные вершины, что искажает показания измерительных приборов, рассчитанных на измерение синусоидального напряжения, растут и бесполезные потери в электропроводах и распределительной аппаратуре.
Под коэффициентом мощности (КМ) понимают величину, равную отношению активной мощности, потребляемой от электрической цепи переменного тока, к полной или кажущейся мощности [8]. Коэффициент мощности не может быть больше 1,0, его обычное значение для импульсных источников питания равно 0,5...0,7.
Счетчики, установленные в наших квартирах, считают только активную электроэнергию, а так как в цепи действует дополнительная бесполезная мощность, то поставщики электроэнергии несут дополнительные расходы.
Поэтому в 1995 г. был принят международный стандарт, а после, на его основе, приняты и национальные стандарты, устанавливающие жесткие требования к форме потребляемого тока различной аппаратурой. Требования распространяются на аппаратуру мощностью более 50 Вт. Поэтому на маломощные компактные ЛЦ лампы эти требования не распространяются, что делает их более дешевыми.
Другими словами поставщики электроэнергии мечтают, чтобыформа потребляемого тока была синусоидальной и совпадала по фазе с синусоидальным напряжением. В таком случае в цепи будет действовать только активная нагрузка и не будет потерь. Поэтому применяют специальные корректоры КМ. В их состав входит выпрямительный мост, специальная микросхема, индуктивность и полевой транзистор (ключ) (рис.5). Выпрямленное напряжение, выданное такой схемой, составляет около 400 В. Кто хочет более подробно ознакомиться с корректорами КМ, читайте в [2, 8].
Расходы на установку ККМ в электронные балласты ложатся на потребителя, что значительно повышает стоимость электронных балластов и создает известные трудности с их сбытом. Поэтому в продаже компактные ЛЦ лампы большой мощности -редкость.
Существуют ли электронные балласты с питанием от аккумуляторов б В или 72 В?
Существуют. Их схема построена на автогенераторном принципе на одном или двух биполярных транзисторах с применением трансформаторов на ферритовых сердечниках. К таким балластам применяют маломощные ЛЦ лампы на 5... 11 Вт. Лампы, как правило, линейные, небольшой длины, поэтому напряжение зажигания в них небольшое -100...200 В. Необходимо отметить, что вместо ЛЦ ламп в переносных фонарях с питанием от 6 или 12 В применяют светодиоды, имеющие больший КПД и более простую схему включения.





Какие типичные неисправности компактных ЛЦЛ?
Типичными неисправностями компактных ЛЦ ламп являются:
перегорание нити накала, сгорание транзисторов с их обвязкой, сгорание предохранителя. Причем сгорание предохранителя может быть как следствием повреждения (пробоя) транзисторов, так и скачков напряжения в питающей электросети. Подробно о неисправностях компактных ЛЦЛ описано в [5, 6].
Почему ЛЦЛ питают переменным, а не постоянным напряжением?
Газоразрядные лампы питают переменным напряжением, оно более равномерно изнашивает эмиссионную способность электродов (накалов), поэтому срок службы таких ламп на 50% больше, по сравнению с питанием ламп от постоянного напряжения. Кроме того, при питании ЛЦЛ постоянным напряжением необходимо периодически менять полярность приложенного к электродам лампы напряжения, иначе лампа погаснет из-за скопления ионов около одного из его электродов. Речь здесь идет о непосредственном питании люминесцентной лампы, а не его электронного балласта.
Как распределяется потребляемая электроэнергия у ламп накаливания и в люминесцентных лампах?
У ламп накаливания около 6% потребляемой энергии приходится на видимый свет, 20% - на тепловые конвекционные потери и около 75% - на инфракрасное излучение, невидимое для глаз человека, у ЛЦЛ это соотношение равно соответственно 25, 45, 30% [1].
Почему при питании ЛЦЛ от переменного тока 50-герцовая лампа мигает, а от электронных балластов нет?
При питании ЛЦЛ с дроссельными пускорегулирующими аппаратами от электросети лампы 50 Гц мигают с частотой 100 Гц. Мигание связано с тем, что при переходе питающего синусоидального
напряжения через ноль яркость свечения люминесцентной лампы уменьшается, и хотя глаза человека этого не замечают, но усталость зрения чувствуется -наблюдается стробоскопический эффект, это когда вращающиеся детали кажутся неподвижными.
При применении электронных балластов частота питающего напряжения, подаваемая на ЛЦ лампу, составляет обычно 25...50 кГц, зажженный газ не успевает деионизироваться, и лампа светит равномерно (не мигает). При этом глаза не устают, и не наблюдается стробоскопического эффекта.
А как влияет на световой поток окружающая температура люминесцентной лампы?
Максимальный световой поток ЛЦ лампа излучает при окружающей температуре +25°С, если температура отличается от этого значения, скажем на 20°С, то световой поток уменьшается на 20...30%. Это связано с изменением давления газа внутри трубки и хорошо видно на графике рис.6.
На упаковках компактных ЛЦЛ производители указывают эквивалент температуры, которою излучает данная лампа в градусах Кельвина, например: 6100К, 5400К, 4000К, 2900К, 2700К. Что это за температура, и какую из ламп лучше всего применять в домашних условиях?
Указанная на упаковке температура в градусах Кельвина - это цветовая эквивалентная температура, до которой следует раскалить абсолютно черное тело, чтобы субъективное восприятие света его излучения было аналогично цвету испытуемого источника. Цветовой температурой оценивают цветность искусственно создаваемого источника света. Когда я впервые применил дома компактную ЛЦЛ на 6100К, то у меня сразу начали болеть глаза. На второй день, я заменил лампу на 2700К. Ее тепло-белое свечение идеально подошло для глаз. С тех пор я всем рекомендую покупать ЛЦЛ именно с этой, или близкой к ней, эквивалентной температурой свечения, например, 2900К.



Изменяется ли во времени яркость свечения люминесцентной лампы?
Изменяется. Через первые 100 ч горения яркость свечения уменьшается примерно на 20%, к концу срока службы - на 70% [1]. Это один из недостатков ЛЦ ламп.
Типичная неисправность компактных ЛЦ ламп - сгорание нитей накала. При их повреждении пользователь вынужден выбрасывать весь комплект, при этом их составная часть -электронные балласты - часто остаются исправными. Где их можно применить?
Конструкция компактных ЛЦ ламп выполнена так, что при повреждении их нитей накала пользователь выбрасывал весь дорогостоящий комплект, вместе с их электронными балластами, которые часто остаются исправными. Товаропроизводителям это выгодно. Разработчики не предусмотрели смену стеклянных колб ламп, поэтому запасные колбы на рынках не продаются. Думаю, что тот товаропроизводитель, который первый предложит простую конструкцию смены поврежденных колб, подобно ламп в линейных светильниках, и будет продавать к ним запасные колбы, получит преимущество на рынке сбыта и, как следствие, прибыль. Ведь рынок, переполненный компактными ЛЦ лампами, конструкция которых является неремонто-
пригодной.
Как изъять монтажную плату электронного балласта с компактной ЛЦ лампы и куда ее можно приспособить? Изъять монтажную плату можно после разъедания крышки от пластмассового стакана (рис. 1). Соединены они с помощью пластмассовых защелок, поэтому разъединять их лучше с помощью ножа.
На рис.7 и рис.8 показаны два варианта использования исправного балласта со стаканом и цоколем от компактных ЛЦ ламп. Предварительно необходимо удалить поврежденную стеклянную колбу. Для этого после отсоединения крышки от пластмассового стакана, необходимо удалить клей, соединяющий стеклянную колбу с крышкой, а после удалить и саму колбу. В варианте рис.7,а используется новая U-образная лампа на 11 Вт с двумя накальны-ми выводами (штырями), стоит она 8-18 грн. (1...2 дол.). В ней вторые выводы накалов соединены между собой через конденсатор 3,3n x 630 В прямо в цоколе (рис.7,6). Поэтому при подключении U-образной лампы к монтажной плате необходимо: первое, осторожно спилить выступ лампы (рис.7,6) и механически прикрепить основание лампы к крышке стакана (с помощью винтиков и клея «Супермомент»); второе, правильно подключить два вывода накала к монтажной плате. Здесь важно, чтобы емкость конденсатора на монтажной плате, включаемая между накалами, тоже была 3,3п. Хотя эта емкость на монтажной плате не будет вами использоваться, важно, чтобы она была 3,3п, - это связано с резонансом напряжений. Если эти конденсаторы разнятся (например, на плате 4,7n x 1200), то необходимо 3,3n x 630 В, с цоколя лампы удалить и переставить туда с платы на 4,7n x 1200 В, иначе лампа не зажжется по причине отсутствия резонанса напряжений.
В электромагазинах продаются U-образные лампы и с четырьмя накальными выводами. Здесь, как в предыдущем случаи, основание лампы приклеивают или прикручивают к пластмассовому стакану, а выводы нитей накала (четыре штыря) монтажными проводами припаивают к плате электронного балласта.
На рис.8 показан другой вариант. Здесь используется уже линейная ЛЦ лампа на 18 Вт, но можно применить линейные лампы иной длины и мощности (8, 11, 15 Вт), рынок переполнен их разнообразием. В качестве держателя лампы можно использовать белый короб, тот самый, в который прячут свои кабели электрики или компьютерщики. Торцы лампы вставляют в стандартные держатели, специально выпускаемые для линейных ламп. Держатели крепят к коробам с помощью гаек и винтиков. Этот вариант можно расширить применением более широкого короба и вставить в него изъятую из стакана и отпаянную от цоколя монтажную плату. Монтажную плату при этом необходимо заи-золировать, поместив ее в пластмассовую коробочку, а 220 В подать кабелем со штепсельной вилкой или через выключатель.
Еще один вариант. Изъятую из компактной ЛЦ лампы монтажную плату можно поместить в корпус старого дроссельного светильника, предварительно изъяв из него дроссель и стартер с конденсатором. При этом монтажную плату также необходимо заизо-лировать, т.е. поместить ее в пластмассовую коробочку и правильно подключить ЛЦ лампу к монтажной плате. Не забудьте закоротить выводы стартера.
Выполняя работы с электронным балластом, будьте осторожны и выполняйте технику электробезопасности, так как там присутствует опасное для жизни фазное напряжение.
Во всех вышеперечисленных случаях мощность новой линейной ЛЦ лампы должна быть близкой к мощности сгоревшей компактной лампы. Это связано с тем, что схему электронного балласта рассчитывают на максимально допустимую мощность. Например, если мощность сгоревшей КЛЦ лампы была 20...25 Вт, то мощность новой линейной ЛЦ лампы может быть 18...30 Вт.
В электромагазинах, линейные ЛЦ лампы мощностью 18W и 36 W, стоят - 8...12 грн (1...1,5$).
Влияют ли на долговечность ЛЦЛ количество циклов включения-выключения ?
Влияют, но только на лампы с «холодным стартом», т.е. на те, что зажигаются мгновенно. Эта зависимость показана на рис.9. Лампы, зажигающиеся с задержкой в 1.. .3 с, мало зависят от количества включений-выключений.
Почему выключенные компактные люминесцентные лампы, находясь в люстрах или отдельных патронах, периодически вспыхивают?
Причин может быть две. Первая причина - неправильно смонтированная электропроводка, т.е. выключатель, «обслуживающий» люстру, разрывает не фазу, как это требуют все правила электромонтажа, а ноль, в
результате на люстре всегда присутствует фаза, что способствует периодическому вспыхиванию. Для устранения этой неисправности необходимо в распределительной коробке, обеспечивающей электропитанием данную люстру, поменять местами два провода (фазу и ноль), т.е. сделать так, чтобы на выключатель поступал фазный провод, а на люстру - ноль. Не спутайте, необходимо поменять местами два провода (фазу и ноль) в распределительной коробке, а не на выключателе люстры или на самой люстре. Здесь есть одна тонкость электромонтажа, если во всех комнатах квартиры, на выключатели подается ноль, а на люстры поступает фаза, то лучше поменять местами два провода, идущих на освещение вашей квартиры, на силовом щите.
Вторая причина - использование выключателей с подсветкой (с неоновой лампочкой). В результате на люстре всегда присутствует напряжение, и фаза, и ноль, что способствует вспыхиванию. Как устранить? Или убрать с выключателя неоновою лампу, или установить обычный выключатель (без подсветки).
РА 6'2009. (начало в №5 2009)