Що таке добре і що таке погано? Електроніка для світлотехніки

Леонід бітних, Володимир Токарєв, Юрій бітної

Автори даної статті протягом останніх шести років займаються розробкою і вивченням проблем електронних пристроїв харчування вітчизняних люмінесцентних ламп струмом високої частоти - так званими ЕПРА або електронними баластами. Створення в кінцевому підсумку екологічних світильників з люмінесцентними лампами дозволить використовувати їх для освітлення наших квартир, а це означає значне поліпшення якості освітлення при зниженні енергоспоживання. Описи схемотехнік електронних баластів наводяться у великій кількості в літературі і в Інтернеті, а ось досвід їх впровадження в умовах російської дійсності описаний в недостатньому обсязі.

Скептично налаштована більшість наших співгромадян не бачить перспектив швидкого впровадження електронних баластів в світильниках з люмінесцентними лампами. Всіх лякає, в першу чергу, ціна виробу, яка в даний час в 2-4 рази перевищує ціну звичних ПРА (дроселя зі стартером). Про надійність складних електронних виробів, якими є ЕПРА, ходять невтішні чутки. Чому ж весь світ побачив в ЕПРА майбутнє? Справа в тому, що перше питання у «нас» задають про ціну і лише потім запитують про характеристиках. У «них» ж в першу чергу досягаються високі характеристики вироби, а потім йде жорстока боротьба за зниження ціни, яка досягається підвищенням рівня технології виробництва. Тому коли з'явилися перші «електронні баласти», які перетворили шкідливі для здоров'я людини світильники з люмінесцентними лампами в екологічно чисті, над ними почали посилено працювати найбільші компанії - Motorola, Philips, Osram і інші.

Якість електронних баластів неухильно підвищується, а їх ціна падає. У 1995 р, за даними компанії Engineered Lighting Products (США), середня ціна на електронний баласт для ламп сумарною потужністю близько 80 Вт в США становила $ 30, а в 2000 р - вже близько $ 18. Подальше зниження цін буде пов'язано зі створенням спеціалізованих мікросхем, і найближчим часом ми будемо свідками того, як електронні баласти завоюють ринок і повністю витіснять звичні дроселі зі стартерами.

Ми створювали свій електронний баласт, вивчаючи його експлуатаційні якості в школах, де потрібна велика кількість світильників, а рівень технічного обслуговування досить низький.

Ми створювали свій електронний баласт, вивчаючи його експлуатаційні якості в школах, де потрібна велика кількість світильників, а рівень технічного обслуговування досить низький

Блок-схема електронного баласту для люмінесцентних ламп потужністю більше 40-100 Вт вже усталилася: мережевий фільтр - випрямляч - коректор фактора потужності - потужний високочастотний генератор (див. Малюнок). Кожен з виділених блоків має технічні рішення, що володіють своїми достоїнствами і недоліками.

Почнемо з коректора фактора потужності. Його принципова схема і схема розводки докладно описані в різних джерелах. Нами були враховані рекомендації щодо застосування MC34262: використані швидкий діод 10BF60 виробництва IR, MOSFET-транзистор КП728Л (U = 500 В і R = 2 Ом) в якості ключа. Схема працює задовільно при навантаженні 40-100 Ватт. При зниженні споживаної потужності транзистор починає перегріватися: великий розмір кристала транзистора і, відповідно, більша ємність між стоком і витоком не дозволяють MOSFET працювати на високій частоті і з невеликими струмами. У номінальному режимі роботи баласту цього можна було б не помічати, однак небажаних режимів з'являється більше, ніж хотілося б.

Проблеми починаються c моменту першого включення баласту в процесі його випробувань. Включати його з потужною навантаженням просто страшно, поки ми не впевнені, що всі елементи функціонують, як їм належить, а малопотужну навантаження ми включити не зможемо, тому що каскад працює незадовільно через перегрів MOSFET. У цій ситуації MOSFET компанії IR останнього покоління не тільки коштують менше своїх перед- шественніков, але і краще працюють. Через малі габарити і низьку ціну електронного баласту потужністю до 120 Вт ми використовували модель IRF420 в корпусі D-pak. Вихідний блок електронного баласту - потужний високочастотний генератор. Це найбільш складний вузол електронного баласту. Його складність визначається тим, що він працює на навантаження, яка, в загальному випадку, непередбачувана, і при цьому каскад, що працює на частоті в десятки кілогерц, повинен мати такий рівень захисних функцій, щоб виключити виходи з ладу як при короткочасних, так і при довготривалих позаштатних ситуаціях. На ринку США сьогодні присутні не менше 30 компаній, що виробляють електронні баласти, але по-справжньому надійними при нештатних підключених є одиниці. Ми конструювали потужний високочастотний генератор, виходячи з того, що російські електрики - самі «відчайдушні» в світі. Якщо в світильник, призначений для ламп ЛБ40, можна встановити лампу ЛБ-36, «наша людина», не замислюючись, це зробить. Якщо в світильник для ЛБ-20 потрібно встановити новий ЕПРА, він, не замислюючись, встановить туди ЕПРА, призначений для ламп ЛБ-40 або ЛБ-80.

Максимальна амплітуда вихідного струму нашого електронного баласту стабілізується за допомогою зміни частоти генерації, оскільки навантаження вихідного каскаду має індуктивний характер. При зміні величини навантаження від 0 до 500 Ом частота змінюється від 50 до 20 кГц. При більш високому опорі навантаження вихідна напруга взагалі відключається. Таким чином, до баласту можна підключати лампу (лампи) на струм 0,38 ... 0,42 А при сумарному напругою на лампі до 250 В. Потужність, що віддається баластом в навантаження, може коливатися від 0 до 120 Вт в залежності від напруги на лампі .

Вихідна напруга, що розвивається потужним генератором, - 330-350 В, через індуктивність подається на люмінесцентну лампу. Тому чим нижче напруга на люмінесцентної лампи, тим ближче до трикутної форми наближається форма струму, що живить цю лампу, і тим менше величина діючого значення цього струму. Наприклад, при послідовному підключенні двох ламп ЛБ-40 з падінням напруги на кожній з них 100 В і максимальному значенні струму 0,6 А діюче значення струму в лампі складе 0,42 А при коефіцієнті форми струму 1,42. Якщо до того ж електронного баласту підключити одну лампу ЛБ-20, падіння напруги на ній складе 60 В при амплитудном значенні струму 0,6 А, а діюче значення струму через збільшення коефіцієнта форми струму до 1,58 складе 0,38 А.

Режим підпалювання лампи також здійснюється з фіксацією струму, що протікає через нитки напруження на заданому рівні. Максимальна амплітуда обмежується на рівні 0,8 А при діючому значенні струму 0,48 А.

Ми не станемо пропонувати обраний нами варіант високочастотного генератора, оскільки в рекомендаціях щодо застосування потужних транзисторів і драйверів компанії IR докладно описані різні варіанти їх використання. Однак наведемо дані по застосуванню елементної бази. У вихідних каскадах перших зразків своїх електронних баластів ми застосували високовольтні MOSFET Кп707в1 (800 В, 2,2 Ом) і справили п'ять запусків різних досвідчених конструкцій електронних баластів по 30-50 шт. в кожній партії. В результаті їх дослідно-промислової експлуатації в середніх школах протягом п'яти років вийшли з ладу через невстановлені причини (швидше за все, через вихід з ладу Кп707в1) більше 20% електронних баластів.

За конструкторської документації останніх двох запусків ми виготовили дослідну партію електронних баластів в кількості 100 шт., В яких застосували MOSFET компанії IR - IRFBE30 (800 В, 3,0 Ом). В результаті дослідно-промислової експлуатації цих баластів протягом двох років ми отримали такий результат: IRFBE30 нагріваються приблизно в два рази менше, ніж Кп707в1, а виходу електронних баластів з ладу не спостерігалося взагалі.

Таким чином, розроблений нами електронний баласт максимально пристосований для експлуатації в умовах Росії.

Дані випробувань електронного баласту БС1 з різними типами ламп і різними схемами включення наведені в таблиці.

Застосування електронних баластів дозволить зробити світильники з люмінесцентними лампами надійним і економічним джерелом світла в наших квартирах. При цьому рівень освітленості буде вище, ніж при використанні звичайних ламп розжарювання тієї ж потужності.

[email protected]

Чому ж весь світ побачив в ЕПРА майбутнє?

Новости

Цена гидроизоляции крыши
Во-1-х, этот комплекс действий защищает сооружение от разрушительного воздействия осадков. Без гидроизоляции в строении возникают протечки (а гидроизолирующее покрытие держит воду даже при резких перепадах

Гидроизоляция пола в ванной
Процесс выполнения гидроизоляции Гидроизоляционный раствор следует наносить в 2 этапа: первый слой раствора следует нанести на пол, а через 4-6 часов второй . Как правило, выполняется она специальными

Гидроизоляционная пленка для кровли
Основные разновидности пленочных гидроизоляционных материалов Для защиты крыши от негативного воздействия влаги, могут применяться следующие виды материалов: Именно мембраны считаются оптимальным выбором

Гидроизоляция пола перед стяжкой
В повседневной жизни рано или поздно все сталкиваются с «несанкционированным» проникновением воды из или в помещения проживания. Мы топим, нас топят, или в своем доме на первом этаже появляются непредусмотренные

Гидроизоляционная пленка: Что это, какие бывают пленки, инструкция по монтажу, цены за рулон
Гидроизоляционная пленка – это материал, который используется для защиты здания от влаги, конденсата и атмосферных осадков. Позволяет существенно продлить эксплуатацию не только здания, но и его основных

Организация кровельного пирога - пароизоляция, утепление, гидроизоляция кровли
Принципиально увидеть, что, беря во внимание подобные тенденции, строй компании сразу строят новые дома с мансардой жилого плана, но и обладатели уже построенных особняков также хотят переоборудовать

Обмазочная гидроизоляция для бетона: виды, требование и применение
Задачей строительства является не просто построить здание, но и защитить поверхности от проникновения воды. Фундамент, подвал, полы, крыша всегда соприкасаются с водой. Защиты требуют не только места,

Пароизоляция и гидроизоляция: отличие и назначение
Каждому человеку хочется, чтобы условия проживания в доме были одинаково комфортны как в летний зной, так и в зимнюю стужу. Но что нужно, чтобы создать в доме благоприятную атмосферу? Конечно же, в условиях

Мастика гидроизоляционная: история появления, многообразие видов
Нет необходимости говорить, что гидроизоляция продлевает срок эксплуатации конструктивных элементов зданий и сооружений. Видов защиты от проникновения влаги большое количество. Нас же в этой статье

Гидроизоляция стен от фундамента: материалы, правила
Так как фундамент является основой всего дома, то особое внимание необходимо уделить его гидроизоляции. Она будет надежно защищать строение от попадания внутрь как грунтовых вод, так и поверхностных вод