Электронный балласт схема: Электронный балласт для ламп EB-2×36. Ремонт EB-2×36

Содержание

Схема электронного балласта для ламп

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

Эта заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США №61/257194, поданной 2 ноября 2009 г., полное содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к схемам балласта для ламп, например для газоразрядных ламп высокой интенсивности и люминесцентных ламп. Более точно, настоящее изобретение относится к схемам для снятия характеристик предела мощности, ограничения тока и ограничения напряжения для ламп, приводимых в действие схемой балласта.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технический результат, обеспечиваемый предложенной группой изобретений, заключается в увеличении продолжительности срока службы лампы за счет использования схемы ограничителя напряжения поджига лампы, которая ограничивает напряжение поджига, прикладываемое резонансной схемой к лампе.

В одном аспекте изобретение относится к схеме электронного балласта для ограничения напряжения поджига лампы, содержащей схему драйвера балласта, которая включает в себя резонансную схему, имеющую первую резонансную частоту, сконфигурированную, чтобы приводить в действие лампу, и схему ограничителя напряжения, соединенную с упомянутой резонансной схемой.

Первая резонансная частота может быть заменена на вторую резонансную частоту, когда напряжение лампы превышает пороговое значение, посредством чего упомянутое напряжение лампы устанавливается в упомянутое пороговое значение.

Резонансная схема может дополнительно содержать первый дроссель, соединенный последовательно с запускающим конденсатором и конденсатором поджига, при этом лампа соединена параллельно конденсатору поджига, а схема ограничителя напряжения соединена параллельно с запускающим конденсатором.

Схема ограничителя напряжения может содержать: первый варистор, зарядный конденсатор напряжения поджига верхнего плеча и первый диод, соединенные последовательно между верхним плечом запускающего конденсатора и общим напряжением; второй варистор, зарядный конденсатор напряжения поджига нижнего плеча и второй диод, соединенные последовательно между нижним плечом запускающего конденсатора и упомянутым общим напряжением; в которой первый диод выполнен с возможностью проведения тока в первом направлении, а второй диод выполнен с возможностью проведения тока в направлении, противоположном первому направлению.

Схема ограничителя напряжения может дополнительно содержать третий варистор, шунтирующий первую точку, расположенную между зарядным конденсатором напряжения поджига верхнего плеча и первым диодом, и вторую точку, расположенную между зарядным конденсатором напряжения поджига нижнего плеча и вторым диодом.

Общее напряжение может быть выведено от делителя напряжения, образованного первым и вторым конденсаторами, соединенными параллельно паре шин.

Схема драйвера балласта лишена резистора, сконфигурированного для обнаружения текущих условий, с тем, чтобы уменьшить потребление питания и генерацию тепла.

В другом аспекте изобретение относится к схеме электронного балласта, содержащей:

схему контроллера балласта, выполненную с возможностью вывода, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения;

схему коррекции коэффициента мощности, выводящую токоизмерительный сигнал, отражающий напряжение;

схему управления и усилителя, выполненную с возможностью приема упомянутого токоизмерительного сигнала, предоставления сигнала обратной связи коррекции мощности к схеме коррекции коэффициента мощности и предоставления одного или более выходных сигналов для управления схемой контроллера балласта;

схему драйвера балласта, выполненную с возможностью приема упомянутого, по меньшей мере, одного сигнала возбуждения от схемы контроллера балласта, причем схема драйвера балласта содержит:

резонансную схему, соединяемую с лампой; и

схему ограничителя напряжения, выполненную с возможностью регулирования режима работы резонансной схемы; и

схему датчика перегрузки по току, выполненную с возможностью вывода сигнала к схеме управления и усилителя, чтобы косвенно управлять схемой контроллера балласта посредством схемы управления и усилителя.

В еще одном другом аспекте изобретение относится к схеме электронного балласта, которая включает в себя схему коррекции коэффициента мощности, схему управления и усилителя, схему контроллера балласта и схему драйвера балласта. Схема драйвера балласта включает в себя резонансную схему, которая подключается к лампе, и схему ограничителя напряжения, которая регулирует режим работы резонансной схемы. Схема датчика перегрузки по току может быть включена в состав для косвенного управления схемой контроллера балласта посредством схемы управления и усилителя.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеупомянутые признаки изобретения будут более очевидными и понятными из последующего подробного описания изобретения, прочтенного совместно с чертежами, на которых:

Фиг. 1 — принципиальная схема электронного балласта в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 — принципиальная схема одного варианта осуществления схемы коррекции коэффициента мощности для использования в балласте Фиг.

1.

Фиг. 3 — принципиальная схема одного варианта осуществления схемы контроллера и усилителя для использования в балласте Фиг. 1.

Фиг. 4 — принципиальная схема одного варианта осуществления схемы интерфейса и поддержки регулятора освещенности для использования в варианте осуществления Фиг. 1.

Фиг. 5 — принципиальная схема варианта осуществления схемы контроллера балласта и драйвера балласта в варианте осуществления Фиг. 1.

Фиг. 6 — принципиальная схема варианта осуществления схемы драйвера балласта и ограничителя напряжения для использования в варианте осуществления Фиг. 1.

Фиг. 7 — один вариант осуществления принципиальной схемы электронного балласта Фиг. 1, на которой показана схема фильтра электромагнитных помех и мостового выпрямителя.

Фиг. 8 — один вариант осуществления принципиальной схемы для электронного балласта Фиг. 1, показывающий схему коррекции коэффициента мощности.

Фиг. 9 — вариант осуществления принципиальной схемы электронного балласта Фиг. 1, показывающий схему управления и усиления.

Фиг. 10 — один вариант осуществления принципиальной схемы для электронного балласта Фиг. 1, показывающий схему регулятора напряжения.

Фиг. 11 — один вариант осуществления принципиальной схемы для электронного балласта Фиг. 1, показывающий схему контроллера балласта и драйвера балласта.

Фиг. 12 — один вариант осуществления принципиальной схемы для электронного балласта Фиг. 1, показывающий схему регулятора освещенности и схему ограничителя тока.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 1 показана принципиальная схема варианта осуществления электронного балласта 100 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Балласт 100 выполнен с возможностью приводить в действие лампу 602, например газоразрядную лампу высокой интенсивности (HID) такую, как M132/M154, которая имеет номинальную мощность 320 ватт при номинальном напряжении 135 вольт.

Такая лампа 602 подходит для освещения больших зон, например стоянок для автомобилей или складов. Балласт 100 для такой лампы 602 подключается к источнику питания 208 В переменного тока, 240 В переменного тока или 277 В переменного тока. Балласт обеспечивает пиковое напряжение поджига от 3 до 4 кВ и работает при частоте приблизительно 100 кГц. Специалисты в данной области техники будут осознавать, что эти значения будут изменяться в описаниях и рекомендациях производителей ламп, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения.

Балласт 100 включает в себя схему 110 фильтра электромагнитных помех и мостового выпрямителя («источника питания»), схему 120 контроллера коэффициента мощности, схему 130 регулятора VCC, схему 140 драйвера балласта, схему 150 контроллера и усилителя, схему 160 датчика перегрузки по току, схему 170 контроллера балласта и схему 180 регулятора освещенности. В схеме 100 также присутствуют дополнительные компоненты и функциональности.

Балласт 100 управляет током, текущим через нагрузку, например лампу 120. Балласт 100 является электронным балластом, который в одном варианте осуществления симулирует кривую напряжения в зависимости от мощности реактивного балласта. Балласт 100 имеет признаки, которые ограничивают ток и напряжение поджига лампы.

Схема 110 фильтра электромагнитных помех и мостового выпрямителя служит в качестве источника 110 питания, который обеспечивает питанием схему 100 балласта и лампу 602. Источник питания 110 имеет первый и второй входы 112а и 112b питания, а также имеет ввод 114 земли. Источник питания выводит отфильтрованную, выпрямленную синусоиду на линии 118а, 118b питания. Схема 110 фильтра электромагнитных помех и мостового выпрямителя далее через линии 118a, 118b питания подключается к схеме 120 контроллера коэффициента мощности (ККМ) посредством входного конденсатора 116 УКМ, соединенного параллельно линиям 118а, 118b питания.

Схема 120 УКМ принимает сигнал 152 обратной связи коррекции мощности от схемы 150 управления и усилителя. Схема 120 УКМ корректирует напряжение +основной шины 132а в ответ на сигнал 152 обратной связи коррекции мощности. Схема 120 УКМ выводит токоизмерительный сигнал 158, который используется другими компонентами в схеме 100 балласта. Генерация и использование сигналов 152, 158 более подробно описаны ниже. Схема 120 УКМ нацелена на поддержание коэффициента мощности настолько близко к 100%, насколько это возможно, для того, чтобы обеспечить настолько высокую активную нагрузку на источник 110 питания, насколько это возможно для удовлетворения требований IEC61000-3-2 и для увеличения эффективности. Реактивный балласт обычно обладает низким коэффициентом мощности. Схема 120 УКМ обеспечивается способностью снятия характеристик предела мощности, что позволяет балласту 100 аппроксимировать напряжение в отношении характеристик мощности реактивного балласта. Далее за схемой 120 УКМ расположена схема 170 контроллера балласта, которая является схемой, которая предоставляет сигнал смещения к схеме 140 драйвера балласта.

Схема 140 драйвера балласта предоставляет питание на подобающей частоте к резонансной схеме 620, которая приводит в действие лампу 602. Со схемой 140 драйвера балласта связана схема 610 ограничителя напряжения (ОН) поджига, которая ограничивает напряжение поджига, прикладываемое к лампе 602 посредством выводов 144а, 144b питания лампы, таким образом способствуя увеличению продолжительности срока службы лампы.

Схема 130 регулятора VCC принимает питание от +основной шины 132а и выводит первое напряжение на шину 134 VCC, которая соединена с различными другими компонентами. Схема 130 регулятора VCC также включает разделительный трансформатор T100, от которого она выводит отдельный сигнал VCC-ISO 138 питания. Шина 134 VCC питается от основной шины 132а, 132b. Конденсаторы 128a, 128b фильтра шины соединены параллельно основной шине. Следовательно, напряжение основной шины 132а, 132b соответствует напряжению конденсаторов 128a, 128b фильтра шины. Таким образом, ток к лампе 602 прерывается, когда напряжение конденсаторов 128а, 128b фильтра шины падает ниже порогового значения. Кроме того, имеется минимальное напряжение возбуждения, требуемое для поддержания работы лампы 602 в соответствии с основными физическими свойствами лампы. Схема 130 регулятора напряжения способна производить напряжение VCC от основной шины 132а, 132b ниже уровня поддержания работы лампы. Схема 130 регулятора напряжения может восприниматься в качестве ‘схемы последнего рубежа’. Запаздывание в прекращении подачи Vcc существует для компенсации задержек в линии питания попыткой ‘обработать’ остановку работы. В одном варианте осуществления схема 130 регулятора напряжения доводит до конца 8 циклов 60 Гц для лампы 602, но она должна сохранять управляющий статус для возврата в исходное состояние посредством напряжения Vcc, которое прикладывается к схеме управления в случае, если лампа 602 не вышла из строя. Схема 130 регулятора напряжения имеет другие условия для обеспечения питания балласта. Схема 130 регулятора напряжения имеет MOV (не показан) на Фиг. 1, который соединен с ее выводом напряжения смещения запуска для того, чтобы не допустить для схемы 130 регулятора напряжения запуск при уровнях напряжения линии питания меньших, чем минимальное значение, например, 190 В переменного тока, в качестве признака защиты.

Со схемой 170 контроллера балласта связана схема 160 датчика перегрузки по току поджига лампы, которая измеряет встречный ток и в случае необходимости возвращается к последовательности поджига для увеличения производительности за счет предоставления более точного управления током. Схема 160 датчика перегрузки по току подключена к шине 134 напряжения VCC, а также к линии напряжения VCC драйвера балласта, которое подается к схеме 140 драйвера балласта. Если схема 160 датчика перегрузки по току измеряет, что одно или более напряжений находятся за пределами заданных значений, она выводит сигнал 162 перегрузки по току к схеме 150 управления и усилителя.

Схема 150 управления и усилителя принимает сигнал 162 перегрузки по току от схемы 160 датчика перегрузки по току, сигнал 188 коррекции шины регулятора освещенности от переключателя 186 временной задержки регулятора освещенности и токоизмерительный сигнал 158 УКМ от схемы 120 контроллера коэффициента мощности. В ответ схема 150 управления и усилителя выводит сигнал 152 обратной связи коррекции мощности к схеме 120 контроллера коэффициента мощности, управляющий сигнал задержки регулятора освещенности обратно к переключателю 186 временной задержки регулятора освещенности и сигнал 154 вкл/выкл контроллера балласта к переключателю 168 вкл/выкл балласта, который управляет линией напряжения VCC контроллера 176 балласта, подаваемого к схеме 170 контроллера балласта.

Схема 180 регулятора освещенности принимает сигналы 182а, 182b напряжения регулятора освещенности и выводит информацию, которая используется схемой, в целом показанной как переключатель 186 временной задержки регулятора освещенности, для создания сигнала 188 обратной связи коррекции шины регулятора освещенности к схеме 150 управления и усилителя и сигнала 174 корректировки частоты регулятора освещенности к схеме 170 контроллера балласта.

Переключатель 168 вкл/выкл балласта принимает сигнал 154 вкл/выкл контроллера балласта от схемы 150 управления и усилителя. Переключатель 168 вкл/выкл балласта выполнен с возможностью выборочно подключать шину 134 напряжения VCC к схеме 170 контроллера балласта в зависимости от сигнала 154 вкл/выкл контроллера балласта, как более подробно рассматривается ниже.

На Фиг. 2 показан один вариант 200 осуществления схемы 120 УКМ. Интегральная микросхема 210 УКМ (ИС УКМ), например NCP1650, доступная от ON semiconductor, образует основное ядро схемы 120 УКМ. Потребность обработки пиковой мощности схемы 120 коррекции коэффициента мощности уменьшается обходным выпрямителем D8, обеспечивающим зарядку при включении сглаживающих конденсаторов 128а, 128b шины. При использовании обходного выпрямительного диода 420, предоставляющего обходной канал в течение запуска, схема 120 коррекции коэффициента мощности не должна предоставлять добавочное напряжение, требуемое схемой 140 драйвера балласта. Схема 120 коррекции коэффициента мощности способна работать эффективно в диапазоне нагрузки приблизительно от 50%, когда, например, освещенность уменьшена до конца, и до полной мощности, когда ей не требуется учитывать полное значение начального тока запуска.

Линия 118а питания верхнего плеча через обходную линию 122 УКМ, которая включает в себя катушку индуктивности L1 и вольтодобавочный выпрямительный диод D2, соединяется с +основной шиной схемы 100. Линия 118b питания нижнего плеча напрямую подключается к токоизмерительному выводу 226 Is ИС УКМ. При этом -основная шина 132b подключается к выводу заземления GND ИС УКМ.

Токоизмерительный резистор 206 УКМ шунтируется между выводом Iavg и выводом заземления GND ИС УКМ. Напряжение на токоизмерительном резисторе 206 УКМ используется УКМ 210 и применяется для получения значения упомянутого вывода Iavg. Токоизмерительный резистор 206 УКМ имеет значение, выбранное так, чтобы быть наименьшим сопротивлением, способным функционировать в схеме, обеспечивая наименьшие потери эффективности от электрического нагрева и быть экономично реализованным. ИС УКМ 210 на своем выводе выдает токоизмерительный сигнал 158 УКМ, который предоставляется к другим компонентам, как рассматривается ниже. Резистор 208 Iavg УКМ подключен с одной стороны к выводу Iavg ИС УКМ и с другой стороны к земле (-основной шине 132b). Вывод Iavg имеет уровень напряжения, который изменяется в отношении коэффициента усиления ИС 210 УКМ.

Между +основной шиной 132а и -основной шиной 132b соединен первый резистор 124 делителя шины верхнего плеча и второй резистор 126 делителя шины нижнего плеча, которые совместно образуют делитель напряжения. Сигнал 152 обратной связи коррекции мощности, генерация которого более подробно описана ниже, является узлом соединения между двумя резисторами 124, 126 делителя шины, при этом узел подключается к выводу обратной связи/выключения (FB_SD) 125 ИС 210 УКМ.

На Фиг. 3 показан один вариант осуществления схемы 150 управления и усилителя. Как видно на обеих Фиг. 1 и 3, схема 150 управления и усилителя принимает токоизмерительный сигнал 158 УКМ, сигнал 188 обратной связи коррекции шины регулятора освещенности и сигнал 162 обратной связи перегрузки по току. Схема 150 управления и усилителя выводит вышеупомянутый сигнал 152 обратной связи коррекции мощности, который является входным для ИС 210 УКМ, сигнал 154 вкл/выкл контроллера балласта и управляющий сигнал 156 задержки регулятора освещенности.

Схема 150 управления и усилителя включает в себя запускающий компаратор 310, реализованный в качестве усилителя и выполненный с возможностью определения, была ли лампа 602 подожжена и находится ли в рабочем режиме. Запускающий компаратор 310 принимает первый входной токоизмерительный сигнал 158 УКМ и второй входной сигнал, представляющие опорный сигнал 314 запускающего компаратора. Опорный сигнал 314 запускающего компаратора является пороговым значением, установленным на уровне, который находится выше уровня питания разогрева и ниже уровня работы для лампы 602. В ответ на эти входные сигналы запускающий компаратор 310 выводит сигнал 319 рабочего состояния.

Сигнал 319 рабочего состояния используется схемой 350 таймера задержки регулятора освещенности, которая выводит управляющий сигнал 156 задержки регулятора освещенности. Сигнал 319 рабочего состояния также применяется осциллятором 340 поджига, который реализован, используя усилитель, и выводит сигнал 342 поджига. Сигнал 319 рабочего состояния и сигнал 342 поджига совместно с сигналом 162 обратной связи перегрузки по току используются логической схемой 360 включения балласта. В ответ логическая схема 360 включения балласта выводит сигнал 154 вкл/выкл балласта, который используется переключателем 168 вкл/выкл балласта для оконечного управления схемой 170 контроллера балласта.

Схема 150 управления и усилителя также включает схему снятия характеристик предела мощности (СХПМ), которая результатом выводит сигнал 152 обратной связи коррекции мощности. Схема СХПМ включает первый усилитель 320 СХПМ, интегратор 322 первого усилителя СХПМ, второй усилитель 330 СХПМ и ограничитель 322 второго усилителя СХПМ. Первый усилитель 320 СХПМ принимает первые входные данные, содержащие токоизмерительный сигнал 158 УКМ, и вторые входные данные, содержащие сигнал 188 обратной связи коррекции шины регулятора освещенности.

Затем выходная информация первого усилителя СХПМ интегрируется интегратором 322 первого усилителя СХПМ. Схема 322 интегратора имеет интеграционную временную постоянную, которая учитывается для периода прогрева лампы 602. В течение прогрева лампа 602 менее восприимчива к изменениям напряжения шины в отличие от обычной работы из-за изменчивого импеданса цепи и природы лампы 602. Затем выводные данные интегратора 322 первого усилителя СХПМ представляются в качестве первых входных данных ко второму усилителю 330 СХПМ, а в качестве вторых данных к нему предоставляется сигнал 188 обратной связи коррекции шины регулятора освещенности. Затем выходные данные второго усилителя 330 СХПМ сравниваются с пороговыми значениями ограничителем 332 второго усилителя СХПМ. Затем выходные данные ограничителя 332 второго усилителя СХПМ предоставляются в качестве сигнала 152 обратной связи коррекции мощности.

На Фиг. 4 показан один вариант 400 осуществления объединения схемы интерфейса и поддержки регулятора освещенности и переключателя 186 временной задержки регулятора освещенности. Объединение 400 включает в себя регулятор 420 напряжения конвертера регулятора освещенности, преобразователь 410 напряжения для рабочего цикла, пару оптронов 440, 450 и инверторную схему 460 включения оптрона, содержащую соответственно первый и второй включающие транзисторы Q105, Q106. Схема 180 интерфейса и поддержки регулятора освещенности также включает в себя ограничительную схему 470, 480 и схему 472, 482 интегратора, рассмотренные ниже. Первый и второй включающие транзисторы Q105, Q106, ограничительная схема 470, 480 и схема 472, 482 интегратора функционируют в качестве единицы переключателя 186 временной задержки регулятора освещенности, видимой на Фиг. 1.

Регулятор 420 напряжения преобразователя регулятора освещенности принимает сигнал 138 питания VCC-ISO и в ответ на него выводит верхний и нижний сигналы 420a, 420b VCC преобразователя регулятора освещенности. Преобразователь 410 напряжения для рабочего цикла соответственно принимает верхний и нижний (землю) входные сигналы 182a, 182b регулятора освещенности, которые в целом находятся в диапазоне от 0 до 10 вольт. Шунтирующий резистор 184 регулятора освещенности соединяется между верхней линией входного сигнала 182а регулятора освещенности и верхней линией сигнала 420a VCC преобразователя для поднятия напряжения на верхнем входе регулятора освещенности, когда не присутствует никакого сигнала регулятора освещенности.

Преобразователь 410 напряжения для рабочего цикла реализован, используя пару операционных усилителей Нортона, предоставленных в одном корпусе, таком как LM2904. Первый операционный усилитель работает в «свободном рабочем» режиме для создания пилообразного сигнала от 0 до 10 вольт. Второй операционный усилитель сконфигурирован в качестве компаратора. Вывод первого операционного усилителя представляется в качестве первого ввода ко второму операционному усилителю. Второй ввод ко второму операционному усилителю является верхним входным сигналом 182а регулятора освещенности. Таким образом, второй операционный усилитель сравнивает текущие значения пилообразного сигнала, выведенного первым компаратором, и верхний входной сигнал 182а регулятора освещенности, а в ответ на них выводит выходные сигналы 414а, 414b преобразователя регулятора освещенности.

Два оптрона 440, 450 могут быть реализованы в одном корпусе, например 4N35. Внутренние диоды двух оптронов 440, 450 соединяются последовательно с катодом первого оптрона, соединенного с анодом второго оптрона 450. Это выполняется для обеспечения того, чтобы два оптрона 440, 450 приводились в действие одним сигналом. Таким образом, как видно на Фиг. 4, выходной сигнал 414а преобразователя регулятора освещенности подается на анод первого оптрона 440, тогда как выходной сигнал 414b преобразователя регулятора освещенности подается на катод второго оптрона 450.

Оба включающих транзистора Q105 и Q106 выполнены с возможностью быть одновременно активированными управляющим сигналом 156 задержки регулятора освещенности. В момент одновременной активизации управляющим сигналом 156 задержки регулятора освещенности транзисторы Q105, Q106 через соответствующие базовые включающие выводы 454, 444 обеспечивают возможность вывода соответственно двух оптронов 440, 450.

Выходные данные 442 первого оптрона 440 подаются к ограничителю 470 уровня корректировки частоты регулятора освещенности, выходные данные от которого предоставляются к интегратору 472 корректировки частоты регулятора освещенности. Интегратор 472 корректировки частоты регулятора освещенности интегрирует выходные данные 442 первого оптрона 440 для выработки сигнала 174 корректировки частоты регулятора освещенности.

Выходные данные 452 второго оптрона 440 подаются к ограничителю 480 уровня коррекции шины регулятора освещенности, выходные данные от которого предоставляются к интегратору 482 коррекции шины регулятора освещенности. Интегратор 482 коррекции шины регулятора освещенности интегрирует выходные данные 452 второго оптрона 450 для выработки сигнала 188 коррекции шины регулятора освещенности.

Изоляционный барьер 490 от внешних схем предоставлен для повышения электрической изоляции от некоторых других компонентов варианта 400 осуществления схемы 180 интерфейса и поддержки регулятора освещенности.

На Фиг. 5 показан один вариант 500 осуществления объединенного схемного решения из схемы 160 датчика перегрузки по току, схемы 140 драйвера балласта, схемы 170 контроллера балласта и схемы 168 переключателя вкл/выкл балласта.

Схема 170 контроллера балласта содержит интегральную схему 520 контроллера балласта (ИС 520 контроллера балласта), которая может быть реализована как FAN7544, которая известна специалистам в данной области техники.

Одними входными данными для ИС 520 контроллера балласта является сигнал 174 корректировки частоты регулятора освещенности, создаваемый схемой интерфейса регулятора освещенности. Сигнал 174 корректировки частоты регулятора освещенности подается на вывод RT ИС 520 контроллера балласта. Параметрические выводы, в целом показанные как 511, подключаются для ввода данных к ИС 520 контроллера балласта. Эти параметрические выводы могут быть подключены к установочному конденсатору 512 TC раскачки контроллера балласта, установочному резистору 514 TC раскачки контроллера балласта (вывод RPH), установочному конденсатору 516 частоты запуска контроллера балласта и установочному резистору 518 частоты запуска контроллера балласта (вывод RT).

Вторыми входными данными для ИС 520 контроллера балласта является напряжение питания VCC, которое селективно предоставляется на вывод VCC ИС 520 контроллера балласта для предоставления линии напряжения VCC контроллера 176 балласта. Линия напряжения VCC контроллера 176 балласта находится под управлением переключателя 168 вкл/выкл балласта. Переключатель 168 вкл/выкл балласта реализован в качестве переключающего транзистора Q103 контроллера балласта. Вывод эмиттера 546 транзистора Q103 подключен к линии напряжения VCC драйвера 164 балласта. Линия напряжения VCC контроллера 176 балласта подключена к коллекторному выводу Q103 через коллекторный резистор R109. Со стороны базы транзистор Q103 подключен к линии напряжения VCC драйвера 164 балласта через резистор 545 делителя переключателя Vcc контроллера балласта верхнего плеча. Сигнал 154 вкл/выкл контроллера балласта подается на вход к базе Q103 через резистор 548 делителя переключателя Vcc контроллера балласта нижнего плеча. Таким образом, управляющий сигнал 154 вкл/выкл балласта, выводимый схемой 150 контроллера и усилителя, может управлять работой ИС 520 контроллера балласта за счет прекращения подачи VCC к контроллеру балласта.

Схема 160 датчика перегрузки по току включает в себя измерительный транзистор Q110 перегрузки по току, причем его база соединена с шиной 134 VCC через линию 539 базы Vcc. Эмиттер измерительного транзистора Q110 перегрузки по току подключен посредством измерительного токоограничивающего резистора 536 линии напряжения VCC драйвера 164 балласта, тогда как измерительный компенсирующий конденсатор 538 соединен между эмиттером и линией 539 базы Vcc. Между шиной 134 VCC и линией напряжения VCC драйвера 164 балласта размещен измерительный диод 532, соединенный последовательно с измерительным резистором 534. Коллектор транзистора Q110 подключен к земле через интегрирующую схему, содержащую измерительный интегрирующий резистор 535, соединенный последовательно измерительным интегрирующим конденсатором C129. Сигнал 537 конденсатора, который извлекается из воздействия напряжения на шинах 134, 164 VCC, интегрируется измерительным интегрирующим резистором 535 и измерительным интегрирующим конденсатором C129. Уровень напряжения на измерительном интегрирующем конденсаторе С129 выводится в качестве сигнала 162 перегрузки по току, который подается к схеме 150 управления и усилителя, вариант 300 осуществления которой описан выше со ссылкой на Фиг. 3.

Схема 160 датчика перегрузки по току возвращается к последовательности поджига, когда напряжение конденсаторов 128а, 128b фильтра шины падает ниже порогового значения. Конденсаторы 128а, 128b фильтра шины подключаются к шине, подающей питание к схеме 140 драйвера для лампы 602. В течение поджига лампы конденсаторы 128а, 128b фильтра шины предоставляют дополнительную мощность, требуемую для запуска лампы 602. Если лампа 602 не включается, конденсаторы 128а, 128b фильтра шины разряжаются с соответствующим падением напряжения шины ниже порогового значения. Пороговое значение напряжения шины/конденсаторов фильтра шины является уровнем напряжения, который указывает, что поджиг лампы был безуспешным. Другой признак схемы 160 датчика перегрузки по току является защитой схемы в случае отказа источника питания и/или конденсаторов фильтра шины, что приводит к потере уровня нормального напряжения.

Выходные сигналы ИС 520 возбуждения контроллера балласта отправляются к ИС 580 драйвера балласта, принадлежащей к схеме 140 драйвера балласта. Как рассматривается ниже со ссылкой на Фиг. 6, схема 140 драйвера балласта принимает эти сигналы 172 возбуждения для обеспечения работы лампы 602 посредством выводов 144а, 144b питания лампы.

На Фиг. 6 проиллюстрирована схема, включающая в себя схему 140 драйвера балласта и ограничителя напряжения для приведения в действие лампы 602. Интегральная схема 580 драйвера балласта обеспечивается питанием от линии напряжения VCC драйвера 164 балласта, а также соединена с -основной шиной 132b. Кроме того, как рассматривалось выше, интегральная схема драйвера балласта принимает сигналы 172 драйвера от схемы контроллера балласта, а более конкретно — от микросхемы 520 контроллера балласта. Интегральная схема 580 драйвера балласта имеет выводы, соединенные с затворами силовых транзисторов Q100 и Q101. Транзистор Q100 подключается к питанию на +основной шине 132a, тогда как транзистор Q101 подключается к питанию на -основной шине 132b. Выводы силовых транзисторов Q100 и Q101 связываются друг с другом для образования линии сигнала 650 драйвера резонансной схемы. При этом линия обратного сигнала 660 (Cbus) резонансной схемы берет начало в узле между конденсаторами 128а, 128b фильтра шины (см. Фиг. 1).

Как видно на Фиг. 6, схема 140 драйвера балласта и ограничителя напряжения включает в себя резонансную схему 620 и схему 610 ограничителя напряжения поджига. В течение поджига лампы в лампе 602 вырабатывается высокое напряжение. Желательно ограничивать напряжение поджига лампы для увеличения срока эксплуатации лампы.

Резонансная схема 620 сконфигурирована как LC-цепь, размещенная между драйвером 580 балласта и лампой 602. Резонансная схема 620 имеет резонансную частоту, равную частоте драйвера 580 балласта. При совмещении частоты драйвера 580 балласта с резонансной частотой резонансной схемы 602 к лампе 602 передается максимальная мощность. Резонансная схема 620 содержит дроссель 622 LC-цепи, запускающий конденсатор 624 LC-цепи и конденсатор 626 поджига LC-цепи. Конденсатор 626 поджига LC-цепи является электрически параллельным лампе 602.

Схема 610 ограничителя напряжения поджига имеет противодействующий варистор 612a напряжения прогрева/запуска верхнего плеча («первый варистор 612а»), зарядный конденсатор 614а напряжения поджига верхнего плеча («первый конденсатор 614а»), варистор 618 ограничителя напряжения поджига («шунтирующий варистор 618»), зарядный конденсатор 614b напряжения поджига нижнего плеча («второй конденсатор 614b») и противодействующий варистор 612b напряжения прогрева/запуска нижнего плеча («второй варистор 612b»), соединенные параллельно запускающему конденсатору 624 LC-цепи.

Специалистам в данной области техники известно, что варистор имеет высокое сопротивление ниже порогового напряжения. Когда напряжение на варисторе превышает пороговое значение, варистор становится проводящим. Для работы с высоким напряжением можно последовательно соединить множество варисторов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть использованы металлооксидные варисторы (MOV).

Соединение шунтирующего варистора 906 с каждым конденсатором 614а, 614b также обеспечивает соединение для соответствующего диода 616a, 616b. Диоды 616а, 616b позволяют конденсаторам 614a, 614b быть заряженными до потенциала постоянного тока. Варисторы 612а, 612b обеспечивают порог напряжения, достаточный для предотвращения вмешательства ограничителя 620 напряжения поджига в случае уровней возбуждения обычного функционирования лампы. Когда накопленное напряжение конденсаторов 614a, 614b достигает предела напряжения шунтирующего варистора 618, шунтирующий варистор 618 пропускает ток, посредством чего ограничивает напряжение поджига лампы к напряжению, равному допустимым значениям накопительного напряжения первого и второго варисторов 612а, 612b и шунтирующего варистора 618. Пик кривой напряжения преодолевает шунтирующий варистор 618 для того, чтобы обеспечить протекание тока по запускающему конденсатору 624 LC-цепи. Этот ток предотвращает постоянное нарастание резонансного напряжения без увеличения тока возбуждения. Таким образом, это косвенно ограничивает потребность драйвера в токе и подборке размеров для применения, а также позволяет использовать более экономичные переключающие устройства драйвера, которые типично имеют меньший nC для более быстрого переключения и более высокую эффективность.

Когда происходит поджиг лампы, напряжение поджига лампы достигается перед тем, как генерируется сигнал перегрузки по току из-за задержки в результате опустошения удерживающего конденсатора 128а, 128b. С другой стороны, при поджиге, производимом разверткой по частоте возбуждающей частоты через резонансную частоту L/С, конечное время запаздывания при пиковом напряжении поджига производится ‘Q’ L/C и скоростью развертки. Удерживающий конденсатор на основной шине значительно меньше заряжается, чем требуется полной разверткой, и, следовательно, перегрузка по току является источником прерывания поджига. Также предотвращается известный фальш-старт лампы 602. Например, газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID) в критических неконтролируемых условиях имеют возможность продолжения осуществления начального образования дуги. Способ удерживающего опустошения предотвращает продолжение образования дуги.

После поджига лампы 602 конденсатор 626 поджига LC-цепи шунтируется относительно менее эффективным импедансом лампы 602. В результате, используя один вариант осуществления в качестве примера, резонансная частота 180 кГц резонансной схемы 610 меняется на 75 кГц и преимущественно становится индукционной, поскольку возбуждающая частота находится на верхнем наклоне кривой. Поскольку дуга в лампе 602 преобразуется в положительное тлеющее свечение, максимальный требуемый ток для лампы уменьшается с 4А до 2,6А при типичных номинальных рабочих значениях. Учитывая конечный импеданс, типичная лампа 602 осуществляет переход в течение нескольких минут. Соответственно, корректировки мощности и/или яркости выполняются с небольшой скоростью, если это вообще можно воспринять. Дополнительно, чтобы избежать проблем со стабильностью, скорость корректировки является меньшей, чем ответная характеристика усиления мощности УКМ. Например, динамическая характеристика усиления мощности УКМ устанавливается в величину 5 Гц для поддержки типичного поджига и функционирования лампы.

Из вышеприведенного понятно, что ограничитель 610 напряжения ограничивает напряжение поджига, прикладываемое к схеме 140 балласта в момент запуска лампы 602. Ограничитель 610 напряжения использует варисторы для переключения компонентов схемы, например, конденсаторов, которые смещают параметры резонансной схемы на основе уровней напряжения. Когда достигается конкретный уровень напряжения, варисторы начинают проводить ток и замыкают цепь, соединенную с резонансной схемой 620. Ограничитель напряжения 610 изменяет резонансную частоту резонансной схемы 620, что приводит к установке напряжения лампы 602 в максимальное значение.

Как видно на Фиг. 6, схема 140 драйвера балласта, включающая резонансную схему 620 и схему 610 ограничителя напряжения, лишена резистора, выполненного с возможностью обнаружения текущих условий в схеме 140, в отличие от схем балласта предшествующего уровня техники. Отсутствие такого резистора способствует снижению потребления питания и генерации тепла в схеме 100 балласта.

Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на один или более отдельных вариантов осуществления, описание в целом предназначено как иллюстративное и не должно подразумеваться в качестве ограничивающего изобретение к показанным вариантам осуществления. Специалисты в данной области техники примут во внимание, что могут быть осуществлены различные модификации, специально не описанные в материалах настоящего документа, хотя находящиеся в объеме изобретения.

Список номеров ссылок

100 — схема балласта

110 — схема фильтра электромагнитных помех и мостового выпрямителя

112а — вход N1

112b — вход N2

114 — вход, защитное заземление

116 — входной конденсатор УКМ

118а — выпрямленная синусоида (+)

118b — выпрямленная синусоида (-)

120 — контроллер коэффициента мощности

122 — обходная линия

124 — делитель шины, верхнее плечо

125 — вывод обратной связи/выключения ИС УКМ

126 — делитель шины, нижнее плечо

128a — верхний конденсатор фильтра шины

128b — нижний конденсатор фильтра шины

130 — схема регулятора напряжения

132а — +основная шина

132b — -основная шина

134 — шина Vcc

138 — Vcc-Iso

140 — схема драйвера балласта

144а — вывод 1 питания лампы

144b — вывод 2 питания лампы

150 — схема управления и усилителя

152 — сигнал обратной связи коррекции мощности

154 — сигнал вкл/выкл контроллера балласта

156 — управляющий сигнал задержки регулятора освещенности

158 — токоизмерительный сигнал УКМ (от вывода Iavg ИС УКМ)

160 — схема датчика перегрузки по току

162 — сигнал обратной связи перегрузки по току

164 — линия напряжения VCC драйвера балласта

168 — переключатель вкл/выкл балласта

170 — схема контроллера балласта

172 — сигналы возбуждения

174 — сигнал корректировки частоты регулятора освещенности

176 — линия напряжения VCC контроллера балласта

180 — схема регулятора освещенности

182а — вход (+) регулятора освещенности

182b — вход (-) регулятора освещенности

184 — шунтирующий резистор регулятора освещенности

186 — переключатель временной задержки регулятора освещенности

188 — сигнал обратной связи коррекции шины регулятора освещенности

200 — схема контроллера коэффициента мощности

206 — токоизмерительный резистор УКМ

208 — резистор Iavg УКМ

210 — NCP1650 (ON Semiconductor)

300 — схема контроллера и усилителя

310 — запускающий компаратор

314 — опорный сигнал запускающего компаратора

319 — сигнал рабочего состояния

320 — усилитель 1 СХПМ

322 — интегратор усилителя 1 СХПМ

330 — усилитель 2 СХПМ

332 — ограничитель усилителя 2 СХПМ

340 — осциллятор поджига

342 — сигнал поджига

350 — таймер задержки регулятора освещенности

360 — логическая схема включения балласта

400 — схема интерфейса и поддержки регулятора освещенности

410 — преобразователь напряжения для рабочего цикла

414a, b — вывод преобразователя регулятора освещенности

420 — регулятор Vcc преобразователя регулятора освещенности

420a — Vcc+ преобразователя регулятора освещенности

420b — Vcc- преобразователя регулятора освещенности

430 — трансформатор Т100

440 — оптрон U104

442 — вывод оптрона U104

444 — включение оптрона U104

450 — оптрон U105

452 — вывод оптрона U105

454 — включение оптрона U105

460 — инверторы, включающие оптрон

Q105 — первый включающий инвертор на транзисторе

Q106 — второй включающий инвертор на транзисторе

470 — ограничитель уровня корректировки частоты регулятора освещенности

472 — интегратор корректировки частоты регулятора освещенности

480 — ограничитель уровня коррекции шины регулятора освещенности

482 — интегратор коррекции шины регулятора освещенности

490 — изоляционный барьер

500 — схема драйвера и контроллера балласта

511 — параметрические выводы контроллера балласта

512 — установочный конденсатор TC раскачки контроллера балласта

514 — установочный резистор TC раскачки контроллера балласта

516 — установочный конденсатор частоты запуска контроллера балласта

518 — установочный резистор частоты запуска контроллера балласта

520 — ИС контроллера балласта

Q110 — измерительный транзистор перегрузки по току (ПТ)

532 — измерительный диод D116 ПТ

C129 — измерительный интегрирующий конденсатор ПТ

534 — измерительный резистор R139 ПТ

535 — измерительный интегрирующий резистор ПТ

536 — измерительный токоограничивающий резистор ПТ

537 — измерительный сигнал ПТ

538 — измерительный компенсирующий конденсатор ПТ

539 — линия Vcc в измерительный транзистор

Q103 — переключающий транзистор Vcc контроллера балласта

545 — резистор делителя переключателя Vcc контроллера балласта верхнего плеча

546 — вывод эмиттера транзисторного переключателя контроллера балласта

R109 — коллекторный резистор транзистора переключения контроллера балласта

548 — резистор делителя переключателя Vcc контроллера балласта нижнего плеча

580 — ИС IR2113 драйвера балласта

600 — схема драйвера балласта

602 — лампа

610 — ограничитель напряжения поджига

612а — противодействующий варистор напряжения прогрева/запуска верхнего плеча

612b — противодействующий варистор напряжения прогрева/запуска нижнего плеча

614a — зарядный конденсатор напряжения поджига верхнего плеча

614b — зарядный конденсатор напряжения поджига нижнего плеча

616a — выпрямительный диод поджига верхнего плеча

616b — выпрямительный диод поджига нижнего плеча

618 — MOV ограничитель напряжения поджига

620 — резонансная LC-цепь

622 — дроссель резонансной LC-цепи

624 — запускающий конденсатор резонансной LC-цепи

626 — конденсатор поджига резонансной LC-цепи

650 — сигнал драйвера резонансной схемы

660 — обратный сигнал (Cbus) резонансной схемы













Электронный балласт для 18 Вт люминесцентных светильников

В статье рассматривается принципиальная схема балласта, анализируются недостатки как его электрической принципиальной схемы, так и конструкции таких балластов китайского производства.


Фото Плата электронного балласта

На фото показана плата электронного балласта для 18 Вт люминесцентных светильников. Ее принципиальная схема, нарисованная автором из осмотра монтажной платы (рис.1), очень похожа на схемы электронных балластов как для 36 Вт светильников [1], так и для компактных люминесцентных ламп [2].

Принцип работы схемы (рис.1) и назначение ее радиоэлементов, а также ремонт подробно описаны в похожей схеме в [1].

Результаты измерений питающих напряжений данной схемы указаны на рис.1. Частота преобразования при лампе 18 Вт и напряжении сети ~220 В составляет 28 кГц.


Рис.1 Принципиальная схема электронного балласта

 

При испытаниях балласт показал свою работоспособность в диапазоне питающих напряжений ~100…~220 В, но яркость при напряжении ~100 В заметно снижается.

Хорошо выдерживает балласт и более мощную лампу, 36 Вт, его биполярные высоковольтные транзисторы МJE13005 (400 В, 4 A) работают при этом в нормальном режиме и не перегреваются, а частота преобразования увеличивается до 32 кГц.

Если сравнить принципиальною схему этого балласта (рис.1) со схемой, представленной в [1], то между ними есть некоторые различия.

Во-первых, на питающем входе этого балласта установлен фильтр из элементов L0 (1,6 мГн) и С0 (220 нФ). Его назначение в том, чтобы не допустить проникновения продуктов преобразования в электросеть.

Во-вторых, в этом балласте в цепи питания люминесцентной лампы установлен дополнительный конденсатор С41 (47 нФ, 400 В), повышающий, вместе с конденсатором С42 (47 нФ 400 В), КПД балласта, так как лампа в такой схеме получает питание от работы обеих силовых ключей.

«Рисуя» в электронном виде принципиальною схему (рис.1), а также схемы в [1, 2], автор изобразил в них тороидальные трансформаторы нестандартно (не по ГОСТу). Почему? Светильники и компактные люминесцентные лампы с электронными балластами часто не выдерживают заявленное производителями гарантийное время работы, а вернуть в магазин поврежденный светильник (лампу) не всегда удается. Естественно, владельцы поврежденных светильников и компактных люминесцентных ламп хотели бы сами их отремонтировать, но они не являются профессиональными ремонтниками и не знают, как это сделать. Нестандартно нарисованный в схеме тороидальный трансформатор понятнее воспринимается не профессионалами, для них эта статья с рисунком и рассчитана, как, впрочем, и статьи [1, 2].

Людей, желающих своими руками отремонтировать все, что их окружает, много, а профессиональных ремонтников мало. Автору хотелось бы, чтобы эта статья, а также статьи [1, 2] всем им помогли в ремонте.

Недостатки схемы и монтажной платы балласта

Первый недостаток. Как указывалось в [1], схема электронного балласта почти мгновенно зажигает лампу. Плохо это или хорошо? Для пользователя хорошо: включил светильник, и лампа сразу зажглась, но для долговечности лампы все наоборот. За короткое время (долю секунды) нить накала не успевает разогреться, а высокое напряжение, приложенное между ее нитями, вырывает из нити накала требуемое количество электронов, необходимое для зажигания лампы, и этим разрушает накал, понижая его эмиссионную способность.

Результат этого «вырывания электронов» – низкая долговечность ламп, особенно это касается компактных люминесцентных ламп.

Это явление хорошо известно всем тем, кто продлевал долговечность электронно-лучевой трубки телевизоров путем предварительного разогрева ее накала, а после, через несколько секунд или даже десятков секунд, подавал на него рабочие напряжения.

В электронных балластах, в которых применены специально разработанные для этого микросхемы, вышеуказанный недостаток устранен. После подачи питающего напряжения люминесцентная лампа в них зажигается с задержкой в 1…3 с. Некоторые пользователи воспринимают это как недостаток, но в действительности задержка свечения продлевает срок службы ламп.

Второй недостаток касается многих изделий китайского производства.

Для удешевления их производства китайцы часто не устанавливают радиоэлементы, которые разработчики предусмотрели в схеме и на монтажной плате. Результат такой «экономии» – аварийная ситуация.

Например, в электронном балласте, показанном на рис.1, оборвался токопроводящий слой резистора R5, установленного в цепи базы Т1. Причина обрыва – низкое качество его производства. Номинальное значение R5=6…25 Ом. После его обрыва транзистор Т1 перегрелся и взорвался. Взрыв был спровоцирован отсутствием резистора R3 (0,1…2,2 Ом) в цепи эмиттера Т1, вместо него изготовители установили перемычку (см. фото), хотя место на монтажной плате для этого резистора предусмотрено. Если бы этот резистор был установлен, то он сгорел бы, тем самым сохранив «жизнь» более дорогостоящему транзистору. Кстати, после взрыва транзистора Т1, повредился и Т2, изготовители и в его эмиттерной цепи также установили перемычку. При ремонте пришлось комплексно заменять все поврежденные и неустановленные элементы.

На киевском радиорынке транзисторы МJE13005 можно купить за 0,25 USD.

Третий недостаток, связан с нашими запущенными электросетями. Скачки напряжения в них не такие уж редкие случаи, и связаны они как с обрывом нулевого провода в 3-фазных электросетях [3], так и с грозовыми разрядами. Разработчики не предусмотрели защиты от вышеуказанных скачков, например, варисторами или сопрессорами.

Четвертый недостаток имеет уже монтажная плата. Многие из плат имеют низкое качество пайки, в результате теряется контакт радиоэлементов с монтажными дорожками, в итоге происходит повреждение. Перед повторной пайкой необходимо предварительно зачистить место повреждения.

Кроме того, монтажные платы электронных балластов не имеют защиты от конденсации влаги, которая может появиться на них при эксплуатации в зимнее время, в не отапливаемых помещениях. Один из выходов из ситуации – покрытие монтажных плат электронных балластов электроизоляционным лаком. Производители могли бы специально выпускать светильники (компактные лампы), имеющие повышенную защиту от влаги, и хотя это удорожает их стоимость, но такой товар пользовался бы спросом.

Внимание! Если вы решили отремонтировать поврежденный балласт, будьте осторожны, элементы его схемы находятся под опасным для жизни фазным напряжением 220 В/50 Гц.

Литература

  1. Власюк Н.П. Электронный блок питания (балласт) для 36 Вт люминесцентного светильника дневного света//Электрик. – 2009. – №1.
  2. Власюк Н.П. Электронный блок питания (балласт) компактной люминесцентной лампы дневного света фирмы DELUX//Радиоаматор. – 2009. – №1. – С.43.
  3. Власюк Н.П. Что делать, если из-за аварии в электросети у вас вышла из строя бытовая техника//Радиоаматор. – 2005. – №9. – С.27.

Электронный балласт лампы дневного света: схема и ремонт

Электронный балласт лампы дневного света: схема и ремонт

В наличии имелся неисправный драйвер от лампы дневного света 220 вольт 36Вт. Собрано неизвестной китайской конторой :). На плате наблюдались
  • Горелый предохранитель (хорошо, что был).
  • Ряд перемычек вместо деталей и нераспаянные детали.
  • Генератор на 2х высоковольтных MJE13005 и рассыпухе других элементов. Транзисторы сгорели практически в прямом смысле слова — до трещин в корпусе.
  • Феритовое колечко (TV1).
  • Относительно крупный дроссель (L2), этак 8х8, мотаный проводом 0.3 — 0.4. Зазор в сердечнике около 1мм. Индуктивность неизвестна — положимся на китайских товарищей :).
  • Выводы для лампы и никакого позистора для плавного пуска — обычное дело.
  • Другие частые неисправности таких конструкций: обрыв накала лампы, плохая пайка или контакты, пробой конденсаторов.
Донором выступила плата от другого «энергосберегающего» китайца цокольного типа. На ней имелось 2 транзистора MJE13002 — на вид менее мощные, чем MJE13005, но впринципе, ведь и радиатор можно поставить :). Кроме того, у них меньшие допустимые напряжения но… на практике их часто используют. Впринципе, от мощной энергосберегайки можно и дроссель позаимствовать — схема и суть вся та же. Кроме того, решил таки защитить родную сеть от помех и сделать включение чуть плавнее — поставил на вход фильтрующую цепь L1-C1 (из того, что было под рукой).

Схема по итогам обследования и ремонта:

Некоторые пояснения по схеме.

  • Горелый предохранитель заменил просто на тонкий волосок из многожитьного провода (вообще-то так делать на следует).
  • Трансформатор TV1, в отличии от виденных мной рекомендаций, изначально намотан немного по-другому. По обмоткам: 1,3 — 4 витка; 2 — 9 витков. Так и оставил.
  • Вместо R2, R3 у меня стояли перемычки — оставил.
  • Как я понимаю, цепь R1-C3-VD8 — нужна для запуска генератора. R4-C4 — демпферная цепь — в простых модификациях этой схемы ее иногда не ставят.
  • Диоды VD6, VD7 — защитные. Иногда попадаются схемы, где они в цепи баз. Вообще, защитный диод должен сажаться непосредственно на переход КЭ без всяких резисторов (но у меня их и нет :))
  • Конденсаторы C9-C10 образуют «среднюю точку» — в данном случае их емконсть достачто низка (обычно в таких схемах ставят порядка 100nF).
  • Кондесатор C5 задает ток через электроды. В большинстве цокольных «энергосберегаек» его емкость не превышает 4700Пф — здесь выше. По делу, параллельно ему должен стоять позистор (PTC), обеспечивающий прогрев электодов перед стартом, чтобы лампа дольше служила. Но позистора у меня не было, поэтому оставил как есть.
  • Случается вопрос о возможности протекания сквозного тока в этой схеме. Одно из объяснений, которое я слышал — в нормальном режиме транзисторы не успевают сгореть :)

Подключалась лампа OSRAM 36Вт. Без мер предосторожности(!), тк этот балласт уже был когда-то 🙂 рабочий. На практике, при отладке рекомендуется включение ламп накаливания на 40-100 Вт в разрыв провода питания устройства, что-бы видно было где и что горит и сгореть не успело :). Я же включил амперметр переменного тока :).

Зажигиние лампы практически мгновенное. Светит ровно, ярко. Амперметр показывает ~0.2А (от сети), что, вобщем, ожидаемо. Транзисторы после 10 мин работы можно вполне потрогать пальцами, т.е. температура в пределах 50С, такой же примерно и дроссель. Радиаторов ставить не стал.

(!) Описанная схема использует опасные для жизни напряжения. Не проводите самостоятельно ремонт не имея должной квалификации.

Так же для черчения схемы использовалась программа sPlan 4.0 — ничего себе такая программа. Вот схема.

UPD: За несколько лет использования пробился и был заменен конденсатор C5, все остальное живет и здравствует.

3.01.2010 -2015

Современные электронные балласты своми руками.

РадиоКот >Лаборатория >Аналоговые устройства >

Современные электронные балласты своми руками.

        Освещение лампами дневного света имеет значительное преимущество перед лампами накаливания: экономичность, более длительный срок службы, высокий КПД, малое количество тепла рассеиваемого лампой, спектр света излучаемого данными лампами более близок к естественному, по сравнению со столь привычными накальными. И естественно имеют недостатки, это: сложность включения ламп дневного освещения, возникновение стробоскопических эффектов на движущихся механизмах, сравнительная дороговизна.
        Несмотря на сильное развитие современных электронных балластов для питания ламп дневного освещения (ЛДС), стандартной схемой включения ЛДС принято считать схему изображенную на рисунке.

Принцип действия прост, но всё таки требует определённых условий для нормального эксплуатирования ЛДС. Для зажигания люминесцентной лампы и ее нормальной работы требуется стартер (пусковое устройство), дроссель (ПРА — пускорегулирующий аппарат), конденсаторы. Стартер служит для автоматического включения и выключения предварительного накала электродов. Он представляет собой баллон из стекла, наполненный инертным газом, в котором находятся металлический и биметаллический электроды, выводы которых соединены с выступами в цоколе для крепления в схеме лампы. При включении лампы согласно вышеуказанной схеме, а на электроды лампы и стартера подается напряжение сети, которое достаточно для образования тлеющего разряда между электродами стартера. Поэтому в цепи протекает ток тлеющего разряда стартера, примерно 0,01… 0,04 А. Тепло, выделяемое при протекании тока через стартер, нагревает биметаллический электрод, который выгибается в сторону другого электрода. Через промежуток времени тлеющего разряда 0,2… 0,4 с контакты стартера замыкаются, и по цепи начинает течь пусковой ток, величина которого определяется напряжением сети и сопротивлениями дросселя и электродов лампы. Этого тока не достаточно для нагревания электродов стартера, и биметаллический электрод стартера разгибается, разрывая цепь пускового тока. Предварительно пусковой ток разогревает электроды лампы. Благодаря наличию в цепи индуктивности, при размыкании контактов стартера в цепи возникает импульс напряжения зажигающий лампу. Время разогрева электродов лампы составляет 0,2… 0,8 секунд что в большинстве случаев недостаточно, и лампа может не загореться с первого раза, и весь процесс может повториться. Общая длительность пускового режима лампы составляет 5… 15 с. Длительность пускового импульса при размыкании контактов стартера составляет 1… 2 мкс, что недостаточно для надежного зажигания лампы, поэтому параллельно контактам стартера включают конденсатор емкостью 5… 10 пФ. Дроссель, представляющий собой обмотку, намотанную на сердечник из листовой электротехнической стали, облегчает зажигание лампы, а также ограничивает ток и обеспечивает ее устойчивую работу (иногда дроссель заменяют компенсирующим конденсатором, лампочкой накаливания небольшой мощности). На рисунке 1, приведена простейшая схема стартерного зажигания люминесцентной лампы, включенной в сеть 127—220 В. Проблема рассматриваемой схемы в том что в момент размыкания стартера не всегда совпадает с полуволной напряжения сети, и срабатывание стартера происходит вхолостую. Схема конечно куда проще, чем те которые будут описываться ниже. Но всё таки схемы рассматриваемые далее находят своё применение в действительно качественных и экономичных системах освещения.
        И так…

        Что же относительно конкретных схемных решений, то я постараюсь осветить решения на основе микросхем фирмы-производителя International Rectifier.
        Схема представленная на рисунке, представляет собой преобразователь сетевого напряжения 220 В, 50 Гц в 160 В 33 кГц. Именно полученные выходные параметры и являются теми факторами, значительно повышающими эксплуатационные характеристики источников света на основе ЛДС.
        Первый фактор: Полностью исключается беспорядочное мерцание лампы в момент первоначального запуска.
        Второй: Возникающий во время старта потенциал, достаточный для гарантированного поджога лампы с первого раза. Время запуска составляет примерно 0,5 сек.
        Третий: Благодаря высокочастотной коммутации, газ в лампе не успевает деионизироваться в периодах спадания синусоиды питающего тока до нуля, а значит для нормальной работы лампы требуется меньшее напряжение. Это основная экономия электроэнергии.
        Четвёртый: Полное отсутствие стробоскопического эффекта на движущихся механизма, вследствии отсутствия 100Гц (удвоенной частоты сети) пульсаций света.
        Пятый: Требуется дроссель с меньшей индуктивностью, а значит и с меньшими размерами, весом, тепловыми, омическими потерями и стоимость.
        Перед выше перечисленым можно смело ставить знак «+»
        Ну и куда же деться от недостатков, они у нас таковы:
        Первый: Относительная сложность схемы.
        Второй: Относительно высокая стоимость изготовления такого аппарата (если речь идёт о питании одной лишь лампы).
        Третий: Высокий уровень ЭМИ.
        
        Схема состоит из основных узлов: фильтр питающего напряжения, выпрямитель сетевого напряжения, генератор-драйвер управления высоковольтными MOSFET транзисторами, полумост ключей и нагрузка в роли которой выступает лампа с балластным дросселем.
        Ничего особо необычного схема не содержит и не является сложной.
        Сетевое напряжение подаётся через сетевой фильтр L1, C2. Поступает на выпрямитель VD1, C3. Сформированные на конденсаторе С3 310В напрямую запитывают полумост транзисторов VT1, VT2 и через гасящий резистор R2 получаем необходимые для работы микросхемы 9-10В.
        После подключения к сети примерно через 0,5 секунды на выходе схемы (правая по схеме обкладка конденсатора С8) появляется меандр в 165В с небольшой «полочкой» между открытыми состояниями транзисторов. Поданное на лампу ВЧ напряжение в течении ещё примерно 0,5 сек. прогревает катоды. Проявляется это в виде кратковременного тусклого оранжевого свечения катодов, после достаточной ионизации газа в колбе лампы, за счёт высоковольтных выбросов с дросселя L2, газовый промежуток пробивается. И, как же без последствий — лампа зажглась! Дальнейшая работа сопровождается прогревом лампы и индуктивности в результате чего яркость несколько увеличивается.
        «Двигателем» схемы является микросхема генератор-драйвер. В содержимом которой можно разобраться исходя из вот этого рисунка:

        Микросхема содержит подобие 555-го таймера, фазорасщепляющий триггер, формирователь «мёртвого» промежутка позволяющий избежать сквозного тока в выходных ключах, схему питания драйвера верхнего ключа, схему контроля заниженного напряжения, стабилитрон основного питания и даже цепь задержки, позволяющая выровнять время распространения сигналов по каналам верхнего и нижнего ключа, а также ещё несколько дополнительных узлов, в которых разбираться нет смысла.

Элемент

Номинал

Примечание

R1

18K

0,125Вт

R2

68K

2Вт

R3, R4

36Ом

0,125Вт

С1, С2, С8

0,1

Плёнка

C3

47,0 x 400V

Электролитический

C4

1nF (1000пФ)

Только плёнка!

C5

220,0 х 25В

Электролитический

C6

2700… 4000пФ х 1кВ

Только керамика

C7

22,0 х 25В

Электролит. Можно зашунтировать керамикой 0,1мкФ

DA1

IR2153

Или IR2153D при этом VD2 может отсутствовать

VT1, VT2

IRF840

IRF840G, IRF720, IRF720G

VD1

RB157

Не менее 1А, 400В

VD2

10DF4

1N4937

L2

1,65… 1,85 млГн

(Заводской) Ток насышения не менее 0,5А.

        Что из этого всего вышло смотрим на этом фото.

        По воле случая, на данной конструкции, элементы С8 и L2 «переехали» на отдельную плату располагаемую непосредственно вблизи ламп. Так же с целью уменьшения устройства удалён фильтр питания.
        Смотрим. Кликабельно.

        Схема о которой идёт речь, превосходно питает две лампы. При этом транзисторы обходятся без таплоотводов. При большем значении потребляемой мощности, может потребоваться теплоотвод.

        О изготовлении дросселей поговорим в следующей части.
        А вот так выглядит схема в корпусе.

        На этом не всё. Ждём часть вторую.

О результатах удачно/неудачно запущенной схемы, сообщаем в форум, тут же принимаются вопросы и комментарии.
Удачи.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

ЭПРА – электронный балласт для люминесцентных ламп на IR2155. Схема

Что такое ЭПРА? ЭПРА — это электронный пускорегулирующий аппарат, который является балластом для люминесцентных ламп.

По сравнению со стандартным дросселем и стартером использование схемы ЭПРА  для люминесцентных ламп имеет ряд преимуществ:

  1. Люминесцентная лампа ЭПРА включается сразу без предварительного мерцания.
  2. Лампа питается высокочастотным напряжением, что в свою очередь снижает зрительное напряжение.
  3. Продевает срок службы лампы.
  4. Выше энергоэффективность (КПД).

Пожалуй, единственным недостатком является высокая цена в магазине.

Схема приведенного в данной статье электронного балласта для люминесцентных ламп построена на микросхеме IR2155, которая представляет собой драйвер МОП транзисторов (MGD) с внутренним генератором.

Несколько моментов, которые необходимо учитывать при проектировании ЭПРА:

  • Частота коммутации должна быть выше 30 кГц.
  • Частота переключения должна быть низкой для минимизации размеров дросселя.
  • Стартовый конденсатор для ламп с током I > 300mA должен иметь емкость около 10nF

Схему балласта образно можно поделить на три части.

Первая часть является источником питания. На входе источника питания установлены входной предохранитель и NTC термистор. Это необходимо для ограничения пускового тока и защиты выпрямительных диодов. Термистор при подаче питания через некоторое время разогревается и его сопротивление падает до нуля. Термистор можно найти в любом нерабочем блоке питания компьютера.

Конденсаторы C1 и C2 вместе с дросселем Lf образуют фильтр. Эти элементы так же можно взять из БП компьютера. Значения C1 и C2 не являются критическими и могут быть в пределах 100n…470n на 250 вольт.

Далее идет стандартный выпрямительный мост на диодах 1N4007. Величина емкости фильтрующего конденсатора С3 выбирают равной 0,5мкФ — 1мкФ на каждый ватт мощности используемой лампы и рассчитанного на напряжение не менее 400В.

Сопротивление балластного резистора R1 составляет около 27к на 6 Вт. Он состоит из трех параллельно соединенных резисторов сопротивлением 82к/2Вт каждый.

Вторая часть является драйвером. Резистор R2 и конденсатор C5 образуют RC-цепь определяющую частоту работы внутреннего генератора микросхемы.

Частоту можно рассчитать следующим образом:

F = 1 / (1,4 * (R2 + 75) * C5)

К примеру, для получения частоты в 35кГц необходимо взять резистор R2 сопротивлением 36к и конденсатор C5 емкостью 560р.

Микросхема IR2155 содержит так же Hi и Lo драйвер MOSFET транзисторов. Таким образом, в схему добавлены диод D1 и конденсатор С6. Диод должен быть высокочастотным, например, FR105 или FR107. Обычные диоды здесь не подходят, такие как, например, 1N4007 и тому подобное. Конденсатор C6 емкостью 100n. Транзисторы T1 и T2 — полевые и рассчитанные на рабочее напряжение не менее 400 вольт. Я выбрал IRF740, но можно использовать и другие экземпляры: IRF840 и т.д. Элементы Rb (10 Ом) и Cb (1n на 600В) служат для уменьшения времени переключения.

Третья часть – цепь подключение лампы. Он состоит из блокирующего конденсатора 470n на 400 вольт. Значение это не является критическим и может быть в районе 100n…1000n. Дроссель Ls вместе с конденсатором Cs образуют резонансный контур. Резонанс должен быть близко к частоте возбуждения, в противном случае лампа не будет гореть. Индуктивность дросселя около 1,35mH. Дроссель намотан на катушку с сердечником EE площадью 40 мм2, его так же можно найти в БП от компьютера. Обмотка содержит 150 витков провода диаметром 0,4 мм. Немагнитный зазор должен быть около 0,8 мм.

Конденсатор Cs емкостью 15n и должны быть рассчитан, по крайней мере, на 630 вольт. Резонансная частота работы составляет 35 кГц. PTC (варистор) — является положительным термистором. В холодном состоянии его сопротивление имеет практически нулевое значение и поэтому шунтирует конденсатор Cs. При нагреве сопротивление увеличивается, и заряд на конденсаторе Cs зажигает люминесцентную лампу. PTC используется только для прогрев электродов лампы. Его, конечно же, можно не устанавливать, но с ним срок службы лампы значительно увеличивается.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что схема не сложная, все детали, за исключением IR2155, можно «добыть» из старого БП компьютера. вместо IR2155 можно применить IR2153 и IR2151.

Внимание. Элементы схемы не имеют гальванической развязки с электросетью 220 вольт. Необходимо соблюдать технику безопасности при настройке и эксплуатации устройства!

http://choze.aspone.cz/ezp.aspx

Схемы подключения люминесцентных ламп дневного света



Схема включения люминесцентных ламп гораздо сложнее, нежели у ламп накаливания.
Их зажигание требует присутствия особых пусковых приборов, а от качества исполнения этих приборов зависит срок эксплуатации лампы.

Чтоб понять, как работают системы запуска, нужно до этого ознакомиться с устройством самого осветительного устройства.

Люминесцентная лампа представляет из себя газоразрядный источник света, световой поток которого формируется в главном за счёт свечения нанесённого на внутреннюю поверхность колбы слоя люминофора.

При включении лампы в парах ртути, которыми заполнена пробирка, случается электронный разряд и возникшее при всем этом уф-излучение воздействует на покрытие из люминофора. При всем этом происходит преобразование частот невидимого уф-излучения (185 и 253,7 нм) в излучение видимого света.
Ети лампы обладают низким потреблением электроэнергии и пользуются большой популярностью, особенно в производственных помещениях.

Схемы

При подключении  люминесцентных ламп используется особая пуско-регулирующая техника – ПРА. Различают 2 вида ПРА : электронная – ЭПРА (электронный балласт) и электромагнитная – ЭМПРА (стартер и дроссель).

Схема подключения с применением электромагнитный балласта или  ЭмПРА (дросель и стартер) Более распространённая схема подключения люминесцентной лампы – с использованием ЭМПРА. Это стартерная схема включения.




Принцип работы:  при подключении электропитания в стартере появляется разряд и
замыкаются накоротко биметаллические электроды, после этого ток в цепи электродов и стартера ограничивается лишь внутренним сопротивлением дросселя, в следствии чего же возрастает практически втрое больше  рабочий ток в лампе и мгновенно нагреваются электроды люминесцентной лампы.
Одновременно с этим остывают биметаллические контакты стартера и цепь размыкается.
В то же время разрыва дроссель, благодаря самоиндукции создает запускающий высоковольтный импульс (до 1 кВольта), который приводит к разряду в газовой среде и загорается лампа. После чего напряжение на ней станет равняться половине от сетевого, которого станет недостаточно  для повторного замыкания электродов стартера.
Когда лампа светит стартер не будет участвовать в схеме работы и его контакты будут и останутся разомкнуты.

 Основные недостатки

  • В сравнении со схемой с электронным балластом на 10-15 % больший расход электричества.
  •  Долгий пуск  не менее 1 до 3  секунд (зависимость от износа лампы)
  •  Неработоспособность при низких температурах окружающей среды. К примеру, зимой в неотапливаемом гараже.
  • Стробоскопический результат мигания лампы, что плохо оказывает влияние на зрение, при чем  детали станков, вращающихся синхронно с частотой сети-  кажутся неподвижными.
  • Звук от гудения пластинок дросселя, растущий со временем.

Схема включения с двумя лампами но одним дросселем. Следует заметить что индуктивность дросселя должна быть достаточной по мощности етих двух ламп.
Следует заметить что в последовательной схеме включения  двох ламп применяются стартеры на 127 Вольт,  они не будут работать в одноламповой схеме, для которой понадобятся стартеры на 220 Вольт

Ета схема где, как видите, нет ни стартера ни дроселя, можна применить если у ламп перегорели нити накала. В таком случае зажечь ЛДС можно при помощи повышающего трансформатора Т1 и конденсатора С1 который ограничит ток протекающий через лампу от сети 220вольт.

Ета схема подойдет все для тех же ламп у которых перегорели нити накала, но сдесь уже ненада повышающего трансформатора что явно упрощает конструкцию устройства

А вот такая схема с применением диодного выпрямительного моста устраняет ее мерцание лампы с частотой сети, которое снановится очень заметным при ее старении.

или сложнее

Если в вашем светильнике вышел с строя стартер или мигает постоянно лампа (вместе с стартером если присмотрется под корпус стартера) и под рукой нечем заменить, зажечь лампу можна и без него — достаточно на 1-2 сек. закоротить контакты стартера или поставить кнопку S2 (осторожно опасное напряжение)

тот же случай но уже для лампы с перегоревшей нитей накала

Схема подключения с применением электронного балласта или ЭПРА

Электронный Пускорегулирующий Аппарат (ЭПРА) в отличии от электромагнитного  подает на лампы  напряжение не сетевой частоты, а высокочастотное от 25 до 133 кГц. А это полностью исключает вероятность появления приметного для глаз мерцания ламп. В ЭПРА используется автогенераторная схема, включающая трансформатор и выходной каскад на транзисторах.

Основные преимущества схем с ЭПРА

  •   Повышение срока эксплуатации люминесцентных ламп, благодаря особому режиму работы и пуска. 
  •   В сравнении с ПРА до 20% экономия электричества.
  •   Отсутствие в ходе работы шума и мерцания. 
  •   Отсутствует в схеме  стартер, который часто ломается.
  •   Особые модели выпускаются с возможностью диммирования  либо регулировки яркости свечения.

Схема подключения конкретного электронного балласта изображена на каждом конкретном устройстве и не составляет особой проблемы в подключении 

Внутри такого электронного «дросселя» как правило схема на подобие етой…

Схема электро балласта люминесцентных ламп. Как работает электронный балласт и его схема

Если кто-то не знает, как работают люминесцентные лампы, то важным моментом здесь является электрический ток, но не в плане питания, а в плане его вида. Люминесцентные лампы работают от постоянного тока, поэтому в электрическую схему светильника устанавливается так называемый регулируемый высокочастотный инвертор или по-другому электронный балласт. По сути, это обычный выпрямитель, только от стандартного прибора его отличает небольшие размеры, а соответственно и небольшой вес. Как приятное добавление инвертор не издает шума при работе. Давайте рассмотрим в этой статье, что собой представляет электронный балласт – схема его внутренней начинки.

В первую очередь необходимо отметить тот факт, что прибор отвечает не только за выпрямление переменного тока, но и за пуск самой лампы. То есть, его можно сравнить с обычным (стандартным) дроссельным контактом. Правда, надо быть до конца откровенным и сказать, что электронный балласт для люминесцентных ламп является прибором капризным, поэтому его срок годности оставляет желать лучшего.

Разновидности и назначение

В настоящее время производители предлагают два основных типа:

  • Одиночные.
  • Парные.

Здесь все понятно. Одиночные предназначаются для включения одной лампы, парные для нескольких, соединенных в единую сеть. Самое важно, выбирая инвертор, необходимо учитывать общую яркость светильника в целом, потому что именно по этому показателю и подбирается балласт для люминесцентных ламп.

Итак, кроме вышеописанных функций, для чего еще необходим электронный балласт.

  1. Установленный в схему инвертор должен обеспечить подачу постоянного тока, тем самым обеспечить источник света равномерным излучением без мерцания.
  2. При помощи него производится быстрое включение лампы. Без него она загорится тоже, но только через несколько секунд и при работе будет обязательно гудеть.
  3. Скачки напряжения – враг номер один для системы освещения. Так вот балласт сглаживает данные скачки за счет выпрямления тока в независимости от его амплитуды.
  4. В схеме электронного балласта есть специальный регулятор. Он фиксирует неисправности внутри самого светильника. Если поломка обнаружена, регулятор тут же отключает источник света от подачи электрического тока.

Внимание! Многие производители в схемах используют различные детали и элементы, с помощью которых можно экономить потребляемую электроэнергию. Во многих моделях данный показатель составляет 20%. Неплохой результат.

Как работает балласт

Как уже было сказано выше, балласт для люминесцентных ламп – это практически дроссель. Поэтому данный прибор и выпрямляет электрический ток, и тут же нагревает катоды люминесцентных ламп. После чего на них поступает то количество напряжения, которое быстро включает осветительный прибор. Напряжение выставляется специальным регулятором, который установлен в схеме инвертора, именно им устанавливается диапазон напряжений. Вот почему мерцание источника света отсутствует.


В схеме также присутствует свой собственный стартер. Он отвечает за передачу напряжения и за зажигание. Когда включается лампа, на микросхеме балласта напряжение падает, соответственно снижается и сила тока. Это дает возможность найти оптимальный режим работы светильника.

В настоящее время люминесцентные светильники комплектуются двумя видами балластов:

  • С плавным запуском – это так называемый холодный вариант.
  • Быстрый запуск – горячий. Сюда в основном относятся дроссели ПРА.


Очередная прогулка по магазинам завершилась покупкой балласта для ламп дневного освещения. Балласт на 40 ватт, способен питать одну мощную ЛДС или две маломощные по 20 ватт.

Интересно то, что цена такого балласта недорога, всего 2 доллара. Для некоторых, покажется, что все-таки 2$ за балласт дороговато, но после вскрытия, оказалось, что в нем использованы компоненты в разы дороже общей цены балласта. Одна только пара мощных высоковольтных транзисторов 13009 уже стоят более доллара каждый.



Кстати, срок службы ЛДС зависит от способа запуска лампы. Из графиков видно, что холодный старт резко сокращает срок службы лампы.


Особенно в случае применения упрощенных электронных балластов, которые резко выводят ЛДС в рабочий режим. Да и способ питания лампы постоянным током также снижает срок службы. Незначительно — но всё-таки снижает. Примеры — на схемах ниже:




Простая схема электронного балласта (без микросхемы управления) почти мгновенно зажигает лампу. И для долговечности лампы это плохо. За короткое время нить накала не успевает разогреться, а высокое напряжение, приложенное между ее нитями, вырывает из нити накала требуемое количество электронов, необходимое для зажигания лампы, и этим разрушает накал, понижая его эмиссионную способность. Типовая принципиальная схема электронного балласта:



Поэтому рекомендуется выбирать белее серьёзную схему, с задержкой подачи питания (клик для увеличения):
В схеме купленного балласта особенно порадовал сетевой фильтр — чего нет в электронных трансформаторов для галогенных ламп. Фильтр оказался не простой: дроссель, варистор, предохранитель (не резистор как в ЭТ, а самый настоящий предохранитель), емкости перед и после дросселя. Дальше идет выпрямитель и два электролита — это не похоже на китайцев.



После уже идет стандартная, но в разы улучшенная схема двухтактого преобразователя. Тут сразу на глаза бросаются две вещи — теплоотводы транзисторов и применение более мощных резисторов в силовых цепях, обычно китайцам без разницы, где ток в цепи больше или меньше, они используют стандартные резисторы 0,25вт.



После генератора идут два дросселя, именно благодаря им происходит повышение напряжения, тут тоже все очень аккуратно, никаких претензий. Даже в мощных электронных трансформаторах китайские производители редко используют теплоотводы для транзисторов, но здесь как видим они есть, и не только есть, но и очень аккуратны — транзисторы прикручены через дополнительные изоляторы и через шайбы.



С обратной стороны плата тоже сияет аккуратностью монтажа, никаких острых выводов и испорченных дорожек, олово так-же не пожалели, все очень красиво и качественно.


Подключил устройство — оно отлично работает! Я уже начал думать, что сборку делали немцы, под суровым контролем, но тут вспомнил цену и почти поменял свое мнение о китайских производителях — молодцы парни, поработали на славу! Обзор подготовил АКА КАСЬЯН.

Обсудить статью ЭЛЕКТРОННЫЙ БАЛЛАСТ ДЛЯ ЛАМП ЛДС

Освещение лампами дневного света имеет значительное преимущество перед лампами накаливания: экономичность, более длительный срок службы, высокий КПД, малое количество тепла рассеиваемого лампой, спектр света излучаемого данными лампами более близок к естественному, по сравнению со столь привычными накальными. И естественно имеют недостатки, это: сложность включения ламп дневного освещения, возникновение стробоскопических эффектов на движущихся механизмах, сравнительная дороговизна.
Несмотря на сильное развитие современных электронных балластов для питания ламп дневного освещения (ЛДС), стандартной схемой включения ЛДС принято считать схему изображенную на рисунке.

Принцип действия прост, но всё таки требует определённых условий для нормального эксплуатирования ЛДС. Для зажигания люминесцентной лампы и ее нормальной работы требуется стартер (пусковое устройство), дроссель (ПРА — пускорегулирующий аппарат), конденсаторы. Стартер служит для автоматического включения и выключения предварительного накала электродов. Он представляет собой баллон из стекла, наполненный инертным газом, в котором находятся металлический и биметаллический электроды, выводы которых соединены с выступами в цоколе для крепления в схеме лампы. При включении лампы согласно вышеуказанной схеме, а на электроды лампы и стартера подается напряжение сети, которое достаточно для образования тлеющего разряда между электродами стартера. Поэтому в цепи протекает ток тлеющего разряда стартера, примерно 0,01… 0,04 А. Тепло, выделяемое при протекании тока через стартер, нагревает биметаллический электрод, который выгибается в сторону другого электрода. Через промежуток времени тлеющего разряда 0,2… 0,4 с контакты стартера замыкаются, и по цепи начинает течь пусковой ток, величина которого определяется напряжением сети и сопротивлениями дросселя и электродов лампы. Этого тока не достаточно для нагревания электродов стартера, и биметаллический электрод стартера разгибается, разрывая цепь пускового тока. Предварительно пусковой ток разогревает электроды лампы. Благодаря наличию в цепи индуктивности, при размыкании контактов стартера в цепи возникает импульс напряжения зажигающий лампу. Время разогрева электродов лампы составляет 0,2… 0,8 секунд что в большинстве случаев недостаточно, и лампа может не загореться с первого раза, и весь процесс может повториться. Общая длительность пускового режима лампы составляет 5… 15 с. Длительность пускового импульса при размыкании контактов стартера составляет 1… 2 мкс, что недостаточно для надежного зажигания лампы, поэтому параллельно контактам стартера включают конденсатор емкостью 5… 10 пФ. Дроссель, представляющий собой обмотку, намотанную на сердечник из листовой электротехнической стали, облегчает зажигание лампы, а также ограничивает ток и обеспечивает ее устойчивую работу (иногда дроссель заменяют компенсирующим конденсатором, лампочкой накаливания небольшой мощности). На рисунке 1, приведена простейшая схема стартерного зажигания люминесцентной лампы, включенной в сеть 127-220 В. Проблема рассматриваемой схемы в том что в момент размыкания стартера не всегда совпадает с полуволной напряжения сети, и срабатывание стартера происходит вхолостую. Схема конечно куда проще, чем те которые будут описываться ниже. Но всё таки схемы рассматриваемые далее находят своё применение в действительно качественных и экономичных системах освещения.
И так…

Электронный балласт на микросхеме IR2153


Что же относительно конкретных схемных решений, то я постараюсь осветить решения на основе микросхем фирмы-производителя International Rectifier.
Схема представленная на рисунке, представляет собой преобразователь сетевого напряжения 220 В, 50 Гц в 160 В 33 кГц. Именно полученные выходные параметры и являются теми факторами, значительно повышающими эксплуатационные характеристики источников света на основе ЛДС.
Первый фактор: Полностью исключается беспорядочное мерцание лампы в момент первоначального запуска.
Второй: Возникающий во время старта потенциал, достаточный для гарантированного поджога лампы с первого раза. Время запуска составляет примерно 0,5 сек.
Третий: Благодаря высокочастотной коммутации, газ в лампе не успевает деионизироваться в периодах спадания синусоиды питающего тока до нуля, а значит для нормальной работы лампы требуется меньшее напряжение. Это основная экономия электроэнергии.
Четвёртый: Полное отсутствие стробоскопического эффекта на движущихся механизма, вследствии отсутствия 100Гц (удвоенной частоты сети) пульсаций света.
Пятый: Требуется дроссель с меньшей индуктивностью, а значит и с меньшими размерами, весом, тепловыми, омическими потерями и стоимость.
Перед выше перечисленым можно смело ставить знак «+»
Ну и куда же деться от недостатков, они у нас таковы:
Первый: Относительная сложность схемы.
Второй: Относительно высокая стоимость изготовления такого аппарата (если речь идёт о питании одной лишь лампы).
Третий: Высокий уровень ЭМИ.

Схема состоит из основных узлов: фильтр питающего напряжения, выпрямитель сетевого напряжения, генератор-драйвер управления высоковольтными MOSFET транзисторами, полумост ключей и нагрузка в роли которой выступает лампа с балластным дросселем.
Ничего особо необычного схема не содержит и не является сложной.
Сетевое напряжение подаётся через сетевой фильтр L1, C2. Поступает на выпрямитель VD1, C3. Сформированные на конденсаторе С3 310В напрямую запитывают полумост транзисторов VT1, VT2 и через гасящий резистор R2 получаем необходимые для работы микросхемы 9-10В.
После подключения к сети примерно через 0,5 секунды на выходе схемы (правая по схеме обкладка конденсатора С8) появляется меандр в 165В с небольшой «полочкой» между открытыми состояниями транзисторов. Поданное на лампу ВЧ напряжение в течении ещё примерно 0,5 сек. прогревает катоды. Проявляется это в виде кратковременного тусклого оранжевого свечения катодов, после достаточной ионизации газа в колбе лампы, за счёт высоковольтных выбросов с дросселя L2, газовый промежуток пробивается. И, как же без последствий — лампа зажглась! Дальнейшая работа сопровождается прогревом лампы и индуктивности в результате чего яркость несколько увеличивается.
«Двигателем» схемы является микросхема генератор-драйвер. В содержимом которой можно разобраться исходя из вот этого рисунка:


Микросхема содержит подобие 555-го таймера, фазорасщепляющий триггер, формирователь «мёртвого» промежутка позволяющий избежать сквозного тока в выходных ключах, схему питания драйвера верхнего ключа, схему контроля заниженного напряжения, стабилитрон основного питания и даже цепь задержки, позволяющая выровнять время распространения сигналов по каналам верхнего и нижнего ключа, а также ещё несколько дополнительных узлов, в которых разбираться нет смысла.

О использованных компонентах

Элемент

Номинал

Примечание

0,125Вт

2Вт

R3, R4

36Ом

0,125Вт

С1, С2, С8

Плёнка

47,0 x 400V

Электролитический

1nF (1000пФ)

Только плёнка!

220,0 х 25В

Электролитический

2700… 4000пФ х 1кВ

Только керамика

22,0 х 25В

Электролит. Можно зашунтировать керамикой 0,1мкФ

Лампы накаливания хотя и стоят дешево, но потребляют много электроэнергии, поэтому многие страны отказываются от их производства (США, страны Западной Европы). Взамен им приходят компактные люминесцентные лампы дневного света (энергосберегающие), их закручивают в те же патроны Е27, что и лампы накаливания. Однако стоят они в 15-30 раз дороже, зато в 6-8 раз дольше служат и в 4 раза меньше потребляют электроэнергии, что и определяет их судьбу. Рынок переполнен разнообразием таких ламп, в основном китайского производства. Одна из таких ламп, фирмы DELUX, показана на фото.

Ее мощность 26 Вт -220 В, а блок питания, называемый еще электронным балластом, расположен на плате размерами 48×48 мм (рис.1 ) и находится в цоколе этой лампы.


Ее радиоэлементы размещены на монтажной плате навесным монтажом, без применения ЧИП-элементов. Принципиальная схема нарисована автором из осмотра монтажной платы и показана на рис.2.


Примечание к схеме: на схеме отсутствует точка, обозначающая соединение динистора, диода D7 и базы транзистора EN13003A

Вначале уместно напомнить принцип зажигания люминесцентных ламп, в том числе и при применении электронных балластов. Для зажигания люминесцентной лампы необходимо разогреть ее нити накала и приложить напряжение 500…1000 В, т.е. значительно больше, чем напряжение электросети. Величина напряжения зажигания прямо пропорциональна длине стеклянной колбы люминесцентной лампы. Естественно, для коротких компактных ламп она меньше, а для длинных трубчатых ламп — больше. После зажигания лампа резко уменьшает свое сопротивление, а значит, надо применять ограничитель тока для предотвращения КЗ в цепи. Схема электронного балласта для компактной люминесцентной лампы представляет собой двухтактный полумостовой преобразователь напряжения. Вначале сетевое напряжение с помощью 2-полупериодного моста выпрямляется до постоянного напряжения 300…310 В. Запуск преобразователя обеспечивает симметричный динистор, обозначенный на схеме Z, он открывается, когда, при включении электросети, напряжение в точках его подключения превысит порог срабатывания. При открывании, через динистор проходит импульс на базу нижнего по схеме транзистора, и преобразователь запускается. Далее двухтактный полумостовой преобразователь, активными элементами которого являются два транзистора n-p-n, преобразует постоянное напряжение 300…310 В, в высокочастотное напряжение, что позволяет значительно уменьшить габариты блока питания. Нагрузкой преобразователя и одновременно его управляющим элементом является тороидальный трансформатор (обозначенный в схеме L1) со своими тремя обмотками, из них две управляющие обмотки (каждая по два витка) и одна рабочая (9 витков). Транзисторные ключи открываются противофазно от положительных импульсов с управляющих обмоток. Для этого управляющие обмотки включены в базы транзисторов противофазно (на рис.2 начало обмоток обозначены точками). Отрицательные выбросы напряжения с этих обмоток гасятся диодами D5, D7. Открытие каждого ключа вызывает наводку импульсов в двух противоположных обмотках, в том числе и в рабочей обмотке. Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентною лампу через последовательную цепь, состоящую из: L3 — нити накала лампы -С5 (3,3 нФ 1200 В) — нити накала лампы — С7 (47 нФ/400 В). Величины индуктивностей и емкостей этой цепи подобраны так, что в ней возникает резонанс напряжений при неизменной частоте преобразователя. При резонансе напряжений в последовательной цепи, индуктивное и емкостное сопротивления равны, сила тока в цепи максимальна, а напряжение на реактивных элементах L и С может значительно превышать прикладываемое напряжение. Падение напряжения на С5, в этой последовательной резонансной цепи, в 14 раз больше, чем на С7, так как емкость С5 в 14 раз меньше и его емкостное сопротивление в 14 раз больше. Следовательно, перед зажиганием люминесцентной лампы максимальный ток в резонансной цепи разогревает обе нити накала, а большое резонансное напряжение на конденсаторе С5 (3,3 нФ/1200 В), включенного параллельно лампе, зажигает лампу. Обратите внимания на максимально допустимые напряжения на конденсаторах С5=1200 В и С7= 400 В. Такие величины подобраны неслучайно. При резонансе напряжение на С5 достигает около 1 кВ и он должен его выдерживать. Зажженная лампа резко уменьшает свое сопротивление и блокирует (закорачивает) конденсатор С5. С резонансной цепи исключается емкость С5, и резонанс напряжений в цепи прекращается, но уже зажженная лампа продолжает светиться, а дроссель L2 своей индуктивностью ограничивает ток в зажженной лампе. При этом преобразователь продолжает работать в автоматическом режиме, не меняя свою частоту с момента запуска. Весь процесс зажигания длится меньше 1 с. Следует отметить, что на люминесцентную лампу все время подается переменное напряжение. Это лучше, чем постоянное, так как обеспечивает равномерный износ эмиссионных способностей нитей накаливания и этим увеличивает срок ее службы. При питании ламп от постоянного тока срок ее службы уменьшается на 50%, поэтому постоянное напряжения на газоразрядные лампы не подают.

Назначения элементов преобразователя.
Типы радиоэлементов указаны на принципиальной схеме (рис.2).
1. EN13003A- транзисторные ключи (на монтажной схеме производители их почему-то не обозначили). Это биполярные высоковольтные транзисторы средней мощности, n-p-n проводимости, корпус ТО-126, их аналоги MJE13003 или КТ8170А1 (400 В; 1,5 А; в импульсе 3 А), можно и КТ872А (1500 В; 8 А; корпус Т26а), но по габаритам они больше. В любом случае надо правильно определить выходы БКЭ, так как у разных производителей могут быть разные их последовательности, даже у одного и того же аналога.
2. Тороидальный ферритовый трансформатор, обозначенный производителем L1, размеры кольца 11x6x4,5, вероятная магнитная проницаемость 2000, имеет 3 обмотки, две из них по 2 витка и одна 9 витков.
3. Все диоды D1-D7 однотипные 1N4007 (1000 В, 1 А), из них диоды D1-D4 — выпрямительный мост, D5, D7 — гасят отрицательные выбросы управляющего импульса, a D6 — разделяет источники питания.
4. Цепочка R1СЗ обеспечивает задержку пуска преобразователя с целью «мягкого пуска» и не допущения броска пускового тока.
5. Симметричный динистор Z типа DB3 Uзс.max=32 В; Uoc=5 В; Uнеотп.и.max=5 В) обеспечивает первоначальный запуск преобразователя.
6. R3, R4, R5, R6 — ограничительные резисторы.
7. С2, R2 — демпферные элементы, предназначенные для гашения выбросов транзисторного ключа в момент его закрытия.
8. Дроссель L1 состоит из двух склеенных между собой Ш-образных ферритовых половинок. Вначале дроссель участвует в резонансе напряжений (совместно с С5 и С7) для зажигания лампы, а после зажигания своей индуктивностью гасит ток в цепи люминесцентной лампы, так как зажженная лампа резко уменьшает свое сопротивление.
9. С5 (3,3 нФ/1200 В), С7 (47 нФ/400 В) — конденсаторы в цепи люминесцентной лампы, участвующие в ее зажигании (через резонанс напряжений), а после зажигания С7 поддерживает свечения.
10. С1 — сглаживающий электролитический конденсатор.
11. Дроссель с ферритовым сердечником L4 и конденсатор С6 составляют заградительный фильтр, не пропускающий импульсные помехи преобразователя в питающую электросеть.
12. F1 — мини-предохранитель в стеклянном корпусе на 1 А, находится вне монтажной платы.

Ремонт.
Перед тем как ремонтировать электронный балласт, необходимо «добраться» до его монтажной платы, для этого достаточно ножом разъединить две составные части цоколя. При ремонте платы под напряжением будьте осторожны, так как ее радиоэлементы находятся под фазным напряжением!

Перегорание (обрыв) накальных спиралей люминесцентной лампы , при этом электронный балласт остается исправным. Это типичная неисправность. Восстановить спираль невозможно, а стеклянные люминесцентные колбы к таким лампам отдельно не продаются. Какой же выход? Или приспособить исправный балласт к 20-ватному светильнику, имеющему прямую стеклянную лампу, вместо его «родного» дросселя (светильник будет работать надежнее и без гула) или использовать элементы платы как запчасти. Отсюда рекомендация: закупайте однотипные компактные люминесцентные лампы — легче будет ремонтировать.

Трещины в пайке монтажной платы. Причина их появления — периодическое нагревание и последующее, после выключения, остывание места пайки. Нагревается место пайки от элементов, которые греются (спирали люминесцентной лампы, транзисторные ключи). Такие трещины могут проявиться после нескольких лет эксплуатации, т.е. после многократного нагревания и остывания места пайки. Устраняется неисправность повторной пайкой трещины.

Повреждение отдельных радиоэлементов. Отдельные радиоэлементы могут повредиться как от трещин в пайке, так и от скачков напряжения в питающей электросети. Хотя в схеме и есть предохранитель, но он не защитит радиоэлементы от скачков напряжений, как это мог бы сделать варистор. Предохранитель сгорит от пробоев радиоэлементов. Безусловно, самым слабым местом из всех радиоэлементов данного устройства являются транзисторы.

Радiоаматор №1, 2009г.

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
Биполярный транзистор

MJE13003A

2 N13003A, КТ8170А1, КТ872А Поиск в LCSC В блокнот
D1-D7 Выпрямительный диод

1N4007

7 Поиск в LCSC В блокнот
Z Динистор 1 Поиск в LCSC В блокнот
C1 Электролитический конденсатор 100 мкФ 400 В 1 Поиск в LCSC В блокнот
C2, C3 Конденсатор 27 нФ 100 В 2 Поиск в LCSC В блокнот
C5 Конденсатор 3.3 нФ 1200 В 1 Поиск в LCSC В блокнот
C6 Конденсатор 0.1 мкФ 400 В 1 Поиск в LCSC В блокнот
C7 Конденсатор 47 нФ 400 В 1 Поиск в LCSC В блокнот
R1, R2 Резистор

1.0 Ом

2

(PDF) Схемы электронного балласта для люминесцентных ламп

6

открытая нагрузка [17]. После ионизации лампы S2 приводит в действие лампу

. Как только сопротивление лампы падает, напряжение на

S2 становится меньше, чем при запуске. Ток накала

вместе с напряжениями на S1 и S3 уменьшается. Обратная связь

обмоток выходного трансформатора Т1 управляют транзисторами.

На рисунке 10 показаны формы установившихся сигналов балластной цепи, питаемой напряжением

, для различных значений токов индуктивности и коллектора

.

В установившемся режиме пиковое напряжение на транзисторе

Рис. 9. Цепь двухтактного резонансного балласта [17]

Рис. 10. Формы сигналов установившегося режима двухтактного балласта

торцев равны удвоенному значению. пикового напряжения питания из-за отражения

от трансформатора:

Vpeak = 2 × √2 × Vmains (1)

Для сети 220 В это дает значение около 620 В. Добавлен запас прочности

для защиты устройства от переходных процессов

при включении и выключении, и следует использовать устройства с рейтингом около 1400

[17].В таблице 2 показаны значения тока рабочего коллектора

для различных топологий балласта ламп для различных рабочих напряжений

. Показаны различные топологии

, работающие в своих собственных диапазонах мощности.

IX. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой статье мы представили различные типы схем

конфигураций для люминесцентных ламп, работающих на электронных балластах

. Характеристики электронных балластов также примерно

по сравнению с магнитными балластами.Высокоэффективные электронные балласты

предпочтительнее электромагнитных из-за

Рис. 11. Значения тока рабочего коллектора для топологий балласта ламп

с их особенностями, такими как уменьшение веса, повышение эффективности и уменьшение мерцания

. В частности, это достигается за счет увеличения рабочей частоты

с нормальной рабочей частоты

до гораздо более высокой частоты, таким образом повышая эффективность лампы

примерно на 10%

СПРАВОЧНИКИ

[1] Майкл Байранзаде, «Конструкция электронного балласта лампы. , Примечание по применению

AN1543 / D, 1995.

[2] Азлан Камил Б. Мохаммад Фаузи, «Самоколебательный диммируемый электронный балласт

tronic, март 2006 г.

[3] Спенглер, Джим, и Ануп К. Бехера. «Методы коррекции коэффициента мощности

, используемые для балластов люминесцентных ламп». Общество промышленных приложений An-

Ежегодное собрание, 1991 г., Отчет о конференции 1991 г., IEEE. IEEE, 1991.

[4] Тростл, А., «Самоконфигурируемый интерфейс регулировки яркости для люминесцентных ламп

балластов», Протокол конференции 2001 IEEE Industry Applications

Conference, 2001.Тридцать шестое ежегодное собрание МСФО, том 2, №, стр. 906-

911 том 2, 30 сентября — 4 октября 2001 г.

[5] Бланко, Сесилио, Маркос Алонсо, Эмилио Лопес, Антонио Каллеха , и

Мануэль Рико. «Одноступенчатый балласт для люминесцентных ламп с высокой мощностью

с коэффициентом

». На конференции и выставке прикладной силовой электроники, 1996.

APEC’96. Материалы конференции 1996 г., одиннадцатый ежегодник, т. 2. С.

616-621. IEEE, 1996.

[6] Wu, T-F., M-C. Чан и Э.Б.Чанг. «Анализ и проектирование одноступенчатого электронного балласта с высоким коэффициентом мощности

и функцией диммирования». В

Конференция и выставка по прикладной силовой электронике, 1997. APEC’97

Conference Proceedings 1997., Twelfth Annual, vol. 2. С. 1030-1036.

IEEE, 1997.

[7] Сринвасан, Р., Оруганти, Р., «Единичный коэффициент преобразователя мощности с использованием топологии повышения мощности моста Half-

, IEEE, Transactions on Power Electronics», vol.

13, вып.13, 1999.

[8] Фрейтас-Виейра, Дж. К. М., Зорал, Л., «Электронный балласт с высоким коэффициентом мощности

на основе одного каскада обработки мощности», IEEE, PESC’95, стр. 687-

693, 1995.

[9] Alonso, JM, Calleja, AJ, Ferrero, FJ, Lopez, E., Ribas, J., Rico —

Secades, M., «Одноступенчатая установка постоянной мощности высокой мощности. Factor Elec-

tronic Ballast с возможностью диммирования », IEEE, PESC’98, vol 2. 1998.

[10] do Prado, RN, Bonalso, S.А., Грефф Д.С., «К High Power Fac-

tor Flyback-Half Bridge для преобразователя люминесцентного освещения», IEEE,

IECON’98, 1998.

[11] Deng, e., Cuk, S. , «Одноступенчатый, высокий коэффициент мощности, балласт лампы»,

IEEE, APEC’94, 1994.

[12] Бриоши, Р. О., Ламего, М. М., Виейра, Л. Ф., «Недорогая электроника высокой мощности

. Ballast, Proceedings of the IEEE Industry Applications

Society Annual Meeting », 1997, pp. 2360-2365.

[13] Алонсо, Дж.M., Calleja, AJ, Ribas, J., Lopez, E., Rico-Secades, M., «A

Новый недорогой интегрированный балласт с высоким коэффициентом мощности для люминесцентных ламп

», Proceedings of the IEEE Конференция по промышленной электронике

IECON97, pp.941-946.

[14] Сюн, Вэй. «Контроль истечения срока службы балласта параллельных ламп». Патент США

8,947,020, выдан 3 февраля 2015 г.

[15] Xiong, Wei. «Непрямое определение угла проводимости линейного напряжения для балласта с регулируемой яркостью прерывателя

.”Патент США 8,947,015, выдан 3 февраля

2015.

[16] Виджаясаратхи, Н. и С. Сантия. «Моделирование и анализ рабочих характеристик параллельного резонансного инвертора для применения с электронным балластом».

Моделирование 4, вып. 2 (2015).

[17] A.Vitanza, R.Scollo, A.Hayes, «Электронный балласт для люминесцентных ламп,

Application Note STMicroelectronics, 1999.

[18] Робертс, Л. Майкл. «Как работают магнитно-индукционные лампы». Интернет, 2011.

Цепь электронного балласта — Инженерные проекты

Люминесцентная лампа требует дополнительного оборудования, такого как медный балласт и стартер для нормальной работы. Эти два необходимы для обеспечения начального высокого напряжения для ионизации и последующего ограничения тока через трубку до безопасных значений. Было замечено, что эффективность освещения ламповой лампой при возбуждении высокочастотным источником питания выше, чем при возбуждении на линейной частоте 50 Гц.Кроме того, у громоздких медных балластов низкий коэффициент мощности и эффективность. Следовательно, для устранения этих недостатков была разработана схема электронных балластов.

Описание схемы электронного балласта

Цепь электронного балласта легка, компактна и имеет высокий коэффициент мощности. Он запускается даже при низком напряжении и, прежде всего, имеет очень высокий КПД.

Типичный электронный балласт — это генератор с питанием от тока в полумостовой конфигурации.Транзисторы Т 1 , Т 2 и конденсаторы С 5 , С 6 образуют полумост в схеме электронного балласта для лампового света. Диоды D 8 , D 9 , D 5 , D 6 фиксируют значения выходного напряжения на шинах питания. Диоды D 1 до D 4 и конденсаторы C 1 до C 3 обеспечивают необходимое постоянное напряжение для цепи. Трансформатор X 2 регулирует ток через лампу, а также определяет частоту срабатывания ЭПРА.Для показанного значения рабочая частота обычно составляет от 25 до 30 кГц, R 6 , C 4 и DIAC 1 (DB-3) от схемы запуска.

Поскольку конденсатор C 4 заряжается примерно до 35 В, DIAC 1 подает импульс тока на базу транзистора T 2 , приводя схему в колебательное состояние. Технические характеристики трансформаторов X 1 и X 2 приведены ниже:

Транзисторы можно отсортировать по их текущему усилению.Можно использовать транзистор с аналогичным коэффициентом усиления по току. Для этого используйте цифровой мультиметр с функцией проверки транзисторов.

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БАЛЛАСТНОЙ ЦЕПИ

Резисторы (все ¼ Вт, ± 5% углерода, если не указано иное)

R 1 , R 2 = 1,5 Ом

R 3 , R 4 = 5,1 Ом

R 5 = 330 кОм, 0.5 Вт

R 6 = 470 кОм

Конденсаторы

C 1 -C 3 = 22 мкФ / 160 В

C 4 — C 6 = 0,01 мкФ / 630 В

C 7 = 0,01 мкФ / 1500 В

Полупроводники

Т 1 , Т 2 = MJE13005

D 1 — D 6 = 1N4007

D 7 — D 9 = BA159

D 10 , D 11 = 1N4148

DIAC 1 = DB-3

Разное

X 1 = катушка, намотанная на ферритовый сердечник Т-10 или Т-12.6 витков, 3 витка и 6 витков намотаны тонкой медной проволокой с пластиковым покрытием. Другая обмотка должна иметь изоляцию более 100 МОм при испытательном напряжении 500 В.

X 2 = 160 витков эмалированного медного провода 29 SWG с листом тонкой изоляционной бумаги между слоями. Ферритовый сердечник E-25 закреплен с небольшим воздушным зазором около 0,2 мм, образованным бумагой, удерживаемой между поверхностями ферритового сердечника.

F 1 = предохранитель 1А

Ламповая лампа 40Вт

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Все компоненты балласта находятся под напряжением.Они несут высокое напряжение. Прямой контакт с цепью может привести к летальному исходу.

По возможности отключите сеть и разрядите конденсаторы C 1 , C 2 , C 3 перед проверкой компонентов. Для разряда используйте резистор на 100 Ом, подключенный между двумя датчиками. Не допускайте разряда путем замыкания конденсаторов.

ГЛАВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ | Цепь электронного балласта

Ниже перечислены некоторые из основных неисправностей, обнаруженных в электронных балластах, а также возможные причины.

S.N Неисправности Причины
1 Трубка не запускается или мерцает: Неправильный DIAC 1
Неправильная последовательность подключения катушки X 1
2 Трубка мерцает, но не запускается: Неправильное подключение катушки X 1
Неисправные диоды D 6 , D 5
3 Лампа работает, перегрев транзистора: Плохая изоляция в X 1 или неправильный №оборотов
4 Трубка работает, змеевик X 2 перегревается: Слишком большой воздушный зазор
5 Шипящий или потрескивающий звук: Неправильная изоляция катушки X 2
6 Мерцающая трубка: Неисправные конденсаторы C 1 , C 2 , C 3
7 Не запускается при низком напряжении: Очень низкий воздушный зазор в X 2

Для дальнейших экспериментов конденсатор C 1 , C 2 и C 3 можно заменить одним полиэфирным конденсатором емкостью 8 мкФ.Это увеличение размера и стоимости. Эта модель выдержит высокие температуры (наружное применение) и прослужит долго.

Сдвоенные фильтры L-образного сечения, состоящие из катушек индуктивности, конденсаторов и конденсаторов, могут использоваться на входной стороне переменного тока дросселя. Это подавит радиопомехи (RFI). Катушки могут быть по 15 витков на ферритовом сердечнике Т-20. Конденсаторы могут быть 0,01 мкФ, 1000 вольт.

Электронный балласт

Люди выросли с видом и звуками люминесцентных ламп, оживающих после нескольких попыток.По мере того, как новая волна энергосберегающих приборов охватила мир, технологии заставили люминесцентные лампы уменьшиться по толщине, а также уменьшили количество попыток, предпринимаемых лампами, чтобы светить максимально ярко. Сегодня во многих домах используются лампы Energy Saver CFL и люминесцентные лампы, которые начинают светить в момент включения.

Рис. 1: Примерное изображение лампы с электронным балластом

]]>

Это мгновенное производство света достигается за счет использования электронных балластов .

Электронный балласт — это устройство, контролирующее пусковое напряжение и рабочие токи осветительных устройств, построенных по принципу электрического газового разряда. Это относится к той части схемы, которая ограничивает прохождение тока через осветительное устройство, и может варьироваться от одиночного резистора до более крупного и сложного устройства. В некоторых системах люминесцентного освещения, таких как диммеры, он также отвечает за контролируемый поток электрической энергии для нагрева электродов лампы.

Основы балласта:

Для работы осветительного устройства на основе электрического газового разряда необходима ионизация газа в трубке. Это явление происходит при относительно высокой разности потенциалов и / или температуре, чем при нормальных условиях эксплуатации лампы. После того, как дуга будет настроена, условия можно будет вернуть к нормальным. Для этого обычно используются три типа методов: предварительный нагрев , мгновенный запуск и быстрый запуск .При предварительном нагреве электроды лампы нагреваются до высокой температуры, прежде чем на них будет подано напряжение через стартер. ПРА с мгновенным запуском были разработаны для запуска ламп без задержки или мигания и использования начального высокого напряжения вместо повышенных температур. Балласты с быстрым запуском делают компромисс между предварительным нагревом и мгновенным запуском и используют отдельный набор обмоток для первоначального нагрева электродов в течение меньшей продолжительности, а затем с использованием относительно более низкого напряжения для запуска лампы.Другой тип балластов с программируемым пуском — это вариант быстрого пуска. Любой из этих стартовых принципов может быть использован в балластах. Первоначально, когда газ неионизирован, он обеспечивает ток с высоким сопротивлением. Но после того, как происходит ионизация и возникает дуга, сопротивление падает до очень низкого значения, почти действуя как короткое замыкание. Если позволить всему этому току пройти через лампу, она либо перегорит, либо вызовет отказ источника питания. Таким образом, балласт должен выполнять ограничение тока.

Типы балласта:

Существует три основных типа балластов : магнитный, электронный и гибридный. В магнитных и гибридных балластах в качестве основных компонентов используется медная катушка, намотанная на магнитный сердечник, а в электронных балластах используются твердотельные электронные схемы для обеспечения надлежащих рабочих электрических условий для подключенных ламп. Краткое сравнение представлено в таблице ниже:

Фиг.2: Таблица, представляющая различные типы электронных балластов

История

История электронных балластов:

Хотя концепция электронных балластов возникла в 1950-х годах в General Electric, именно Сэм Берман и Руди Вердербер из Berkeley Labs проложили путь к созданию первых коммерчески жизнеспособных электронных балластов. Программа электронных балластов, финансируемая Министерством энергетики США, началась в лаборатории Беркли в 1977 году, где двум небольшим фирмам Iota Engineering и Luminoptics (ныне Lumenergi) была предоставлена ​​технологическая поддержка для разработки первых электронных балластов.Вскоре к нам присоединились и другие компании, и сегодня насчитывается более 300 компаний, таких как Philips, производящих и продающих электронные балласты. Программы и стандарты скидок способствовали росту количества электронных балластов. Некоторые из них — это программа ENERGY STAR ® , добровольный строительный кодекс IES 90.1-1999 Американского общества инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха и т. Д.

Рис. 3: Изображение, представляющее архитектуру и технологический процесс контроллера балласта

рабочая

Работа электронных балластов:

В примитивном электронном балласте использовался общий принцип выпрямления входной мощности и сглаживания формы волны путем пропускания ее через простой фильтр, такой как электролитический конденсатор.Выпрямитель преобразует переменный ток в сигнал постоянного тока. Улучшенные электронные балласты теперь обычно основаны на топологии SMPS, как показано на рисунке выше. Первый шаг — выпрямить входную мощность, а затем сигнал прерывается для увеличения частоты. Этот тип балластов работает в диапазоне от 20 до 60 кГц. Другие балласты, такие как магнитные балласты, обычно работают на частоте сети около 50-60 Гц. Они страдают от таких проблем, как мерцание и жужжание, которые иногда мешают окружению. Пример схемотехники электронного балласта для демонстрационной платы CFL показан ниже:

Фиг.4: Рисунок, демонстрирующий конструкцию схемы электронного балласта

]]>

Подобные идеи схемотехники могут быть реализованы с использованием указаний по применению, предоставленных производителями микросхем в таблицах данных. Обоснование увеличения частоты в электронных балластах заключается в том, что эффективность лампы быстро увеличивается при изменении частоты от 1 кГц до 20 кГц, а затем постепенно увеличивается до 60 кГц. По мере увеличения рабочей частоты лампы величина тока, необходимого для получения того же количества света, уменьшается по сравнению с частотой сети, что увеличивает эффективность лампы.Увеличение эффективности с увеличением частоты можно представить как:

.

Рис. 5: График повышения эффективности работы лампы

]]>

Повышенная производительность на более высоких частотах заключается в том, что на более высоких частотах период времени цикла переменного тока короче, чем время релаксации между последовательной ионизацией и деионизацией газа переменным током. Таким образом, плотность ионизации в лампе поддерживается почти постоянной, близкой к оптимальным условиям эксплуатации, в течение всего периода переменного тока.Следовательно, он действует как омический резистор, увеличивая коэффициент мощности. В то время как на низких частотах плотность ионизации колеблется больше около оптимального уровня, вызывая плохие средние условия разряда.

Широтно-импульсная модуляция или любой другой метод прерывания используется для наложения входящего переменного напряжения на выпрямленный и отфильтрованный выходной сигнал. Это делает взаимосвязь пиков тока приблизительно синусоидальной. Прерывание и / или широтно-импульсная модуляция также может использоваться для уменьшения яркости ламп через такие сети, как DALI, DSI или даже простой сигнал управления яркостью 0-10 В постоянного тока.

Параметры производительности

Параметры производительности:

Эффективность электронных балластов измеряется по различным параметрам. Самым важным является балластный фактор. Это отношение светоотдачи лампы, работающей от рассматриваемого балласта, к светоотдаче той же лампы, работающей с эталонным балластом. Это значение находится между 0,73 и 1,50 для электронных балластов. Значение такого широкого диапазона — это широкий диапазон уровней светоотдачи, которые могут быть получены с использованием одного балласта.Это находит отличное применение в схемах диммирования. Однако было обнаружено, что как слишком высокий, так и слишком низкий балластный коэффициент ухудшают срок службы лампы из-за уменьшения светового потока в результате высокого и низкого тока лампы соответственно. Когда электронные балласты должны сравниваться в пределах одной модели и одного производителя, часто используется коэффициент балластной эффективности, который представляет собой отношение балластного коэффициента (выраженного в процентах) к мощности и дает относительное измерение эффективности системы всей лампы. балластная комбинация.Показателем эффективности работы балласта является параметр Power Factor (PF). Коэффициент мощности — это мера эффективности, с которой электронный балласт преобразует напряжение питания и ток в полезную мощность, которая подается на лампу с идеальным значением, равным 1. Это, однако, не свидетельствует о способности балласта обеспечивать свет, низкий коэффициент мощности. балласты потребуют примерно вдвое больше тока, чем балласты с более высоким коэффициентом мощности, и, следовательно, поддерживают меньшее количество ламп в цепи.

Любое электронное устройство имеет предел своей линейности, и когда входной сигнал выходит за пределы диапазона, происходит искажение сигнала, приводящее к нелинейным и гармоническим искажениям. Когда форма сигнала сигнала отличается от нормальной синусоидальной, считается, что произошло гармоническое искажение, и оно измеряется как полное гармоническое искажение. THD для электронных балластов — это процент гармонического тока, добавляемого балластом к току системы распределения энергии.Большинство производителей стараются поддерживать THD ниже 20%, хотя стандарты ANSI допускают максимальное искажение до 32%. Электронные балласты упрощают поддержание искажений на таком уровне, что не так просто в случае магнитных или гибридных балластов.

Проблемы с электронными балластами

Проблемы с электронными балластами:

Переменные токи могут вызывать всплески тока вблизи максимумов напряжения, создавая высокий гармонический ток в случае электронных балластов.Это проблема не только для системы освещения, но также может вызвать дополнительные проблемы, такие как паразитные магнитные поля, коррозия труб, помехи для радио и телевизионного оборудования и даже неисправность ИТ-оборудования. Высокое содержание гармоник может также вызвать перегрузку трансформаторов и нейтральных проводов в трехфазных системах. Более высокая частота мерцания может остаться незамеченной человеческим глазом, но может вызвать проблемы с инфракрасными пультами дистанционного управления, используемыми в домашних мультимедийных устройствах, таких как телевизоры. Интеллектуальная документация и конструкция балластов позволяют уменьшить помехи и минимизировать их в полосах частот, которые используются в приложениях.Однако в частотном спектре есть некоторые неизведанные уголки, которые не используются ни в каком приложении, и большинство помех от балластов в этой области обычно не документируются и не учитываются, что дает более четкую картину на бумаге, чем есть на самом деле. Электронные балласты не имеют схемы, выдерживающей скачки напряжения и перегрузки. Мало того, у электронных балластов изначально высокая стоимость, которая может быть занозой в глазах импульсивных клиентов, хотя в долгосрочной перспективе они более чем компенсируют эту высокую стоимость.

Преимущества

Преимущества:

Но некоторые хорошо разрекламированные отказы ранних балластов и недостатки не должны омрачить мнение покупателей. Технология прошла долгий путь от 20-30% отказов несколько лет назад до менее 1% сейчас. Надежность балласта стареет, как вино, чем больше времени он проводит в эксплуатации, тем меньше у него шансов выйти из строя. Первые шесть месяцев подобны инкубационному периоду для электронного балласта, если он их переживет, продолжительность жизни увеличивается до 10 или 12 лет.Мощность ламп ухудшается медленнее при использовании с электронными балластами по сравнению с магнитными балластами. График сравнения характеристик электронного и магнитного балласта показан ниже:

Рис. 6: График сравнения рабочих характеристик электронного и магнитного балласта

]]>

Чтобы укрепить веру потребителей в электронные балласты, были введены стандарты обеспечения качества для электронных балластов.Сертифицированные производители балластов (CBM) тестируют электронные балласты для различных ламп, таких как T8, T12 / ES, T12 Slimline, КЛЛ и т. Д. Эти устройства не только более эффективны, но и намного тише и легче. Электронные балласты имеют почти половину потерь мощности по сравнению с магнитными или гибридными балластами. Кроме того, они могут легко работать с лампами, которые не могут работать напрямую через дроссель на линии из-за требований к большому напряжению лампы. Существует три основных способа повышения энергоэффективности в системах с балластом ламп: уменьшение потерь балласта, работа на более высоких частотах и ​​уменьшение потерь на электродах лампы.Все эти три элемента одновременно включены в электронные балласты, что делает их более энергоэффективными.

Рис. 7: Сатистическое представление увеличения продаж электронных балластов и сокращения продаж магнитных балластов

]]>

Успех был настолько огромен, что энергетические агентства США даже потребовали заменить магнитные балласты на электронные к 2010 году и в конечном итоге отказаться от использования магнитных балластов. Рынок буквально взорвался, продажи многократно увеличились за десятилетия.Там, где в середине 70-х годов это было практически неизвестно, электронные балласты заняли значительную долю рынка в различных странах — от более 80% в США до 30% в Европейском Союзе. Миллионы тратятся на НИОКР, и ожидается, что к 2015 году средняя доля рынка вырастет до 77%. Использование таких устройств влечет за собой не только рентабельность в долгосрочной перспективе с оценкой пожизненной экономии для технологий, составляющей 18 400 миллионов долларов, но и экологической. преимущества снижения выбросов диоксида углерода, диоксида серы и диоксида азота.Это означает не только лучшее настоящее, но и приятное будущее.

]]>]]>]]> ]]>
В рубрике: Последние статьи
С тегами: балласт, электронный балласт, выпрямитель

Световод: люминесцентные балласты

Световод

Для работы всех газоразрядных ламп, в том числе люминесцентных, требуется балласт. Балласт обеспечивает высокое начальное напряжение для инициирования разряда, а затем быстро ограничивает ток лампы для безопасного поддержания разряда.Производители ламп указывают электрические входные характеристики лампы (ток лампы, пусковое напряжение, пик-фактор тока и т. Д.), Необходимые для достижения номинального срока службы лампы и характеристик выходного светового потока. Аналогичным образом Американский национальный институт стандартов (ANSI) публикует рекомендуемые характеристики входной мощности для всех ламп типа ANSI. Балласты предназначены для оптимальной работы ламп уникального типа; однако некоторые пускорегулирующие аппараты могут адекватно работать с несколькими типами ламп. В этих случаях оптимальные характеристики лампы обычно не достигаются при всех условиях.Менее чем оптимальные условия могут повлиять на пусковые характеристики лампы, светоотдачу и срок службы.

Тип цепи и режим работы

Люминесцентные балласты производятся для трех основных типов люминесцентных ламп: предварительного нагрева, быстрого запуска и мгновенного запуска.

Операция предварительного нагрева Электроды лампы нагреваются до начала разряда. «Выключатель стартера» замыкается, позволяя току течь через каждый электрод. Выключатель стартера быстро охлаждается, размыкая выключатель и вызывая напряжение питания на дуговой трубке, вызывая разряд.Во время работы на электроды не подается вспомогательное питание.

Операция быстрого запуска Электроды лампы нагреваются до и во время работы. Балластные трансформаторы имеют две специальные вторичные обмотки для подачи на электроды надлежащего низкого напряжения.

Операция мгновенного запуска Электроды лампы не нагреваются перед работой. Балласты для ламп мгновенного пуска предназначены для обеспечения относительно высокого пускового напряжения (по сравнению с лампами предварительного нагрева и быстрого пуска) для инициирования разряда на ненагретых электродах.

Быстрый запуск — самый популярный режим работы для 4-футовых 40-ваттных ламп и 8-футовых ламп высокой мощности. Преимущества быстрого запуска включают плавный запуск, длительный срок службы и возможность регулирования яркости. Лампы мощностью менее 30 Вт обычно работают в режиме предварительного нагрева. Лампы, работающие в этом режиме, более эффективны, чем режим быстрого запуска, поскольку для постоянного нагрева электродов не требуется отдельная мощность. Однако эти лампы имеют тенденцию мерцать при запуске и имеют более короткий срок службы.Восьмифутовые «тонкие» лампы работают в режиме мгновенного пуска. Мгновенный запуск более эффективен, чем быстрый запуск, но, как и в режиме предварительного нагрева, срок службы лампы короче. Лампа F32T8 высотой 4 фута 32 Вт — это лампа для быстрого пуска, обычно работающая в режиме мгновенного пуска с электронными высокочастотными балластами. В этом режиме работы эффективность лампы повышается с некоторым сокращением срока службы лампы.

Энергоэффективность

Люминесцентные лампы достаточно эффективны при преобразовании входной мощности в свет.Тем не менее, большая часть энергии, подаваемой в систему балластных люминесцентных ламп, производит ненужную тепловую энергию.

Есть три основных средства повышения эффективности системы балластных люминесцентных ламп:

  • Уменьшить балластные потери
  • Включите лампу (лампы) на высокой частоте
  • Снижение потерь на электроды лампы


В новых, более энергоэффективных балластах, как магнитных, так и электронных, используется один или несколько из этих методов для повышения эффективности системы балласта лампы, измеряемой в люменах на ватт.Потери в магнитных балластах были уменьшены за счет замены алюминиевых проводов на медные и за счет использования магнитных компонентов более высокого качества. Потери балласта также могут быть уменьшены за счет использования одного балласта для управления тремя или четырьмя лампами вместо одной или двух. Тщательная схемотехника увеличивает эффективность электронных балластов. Кроме того, электронные балласты, которые преобразуют частоту источника питания 60 Гц в высокую частоту, работают с люминесцентными лампами более эффективно, чем это возможно при 60 Гц. Наконец, в схемах быстрого запуска некоторые магнитные балласты повышают эффективность за счет отключения питания электродов лампы после запуска.

Балластный фактор

Одним из наиболее важных параметров балласта для проектировщика / инженера по свету является коэффициент балласта. Балластный коэффициент необходим для определения светоотдачи конкретной балластной системы лампы. Фактор балласта — это мера фактического светового потока для конкретной системы балласта лампы по сравнению с номинальным световым потоком, измеренным с эталонным балластом в условиях испытаний ANSI (на открытом воздухе при 25 ° C [77 ° F]). Для балласта ANSI для стандартных 40-ваттных ламп F40T12 требуется балластный коэффициент равный 0.95; такой же балласт имеет балластный коэффициент 0,87 для 34-ваттных энергосберегающих ламп Ф40Т12. Однако многие балласты доступны как с высоким (в соответствии со спецификациями ANSI), так и с низким балластным коэффициентом (от 70 до 75%). Важно отметить, что значение балластного фактора является характеристикой не просто балласта, а балластной системы лампы. Балласты, которые могут работать с более чем одним типом ламп (например, балластный блок F40 мощностью 40 Вт может работать с лампами F40T12 мощностью 40 Вт, F40T12 34 Вт или F40T10 мощностью 40 Вт), как правило, будут иметь различный балластный коэффициент для каждой комбинации ( е.g., 95%, <95% и> 95% соответственно).

Балластный фактор не является показателем энергоэффективности. Хотя более низкий балластный коэффициент уменьшает световой поток лампы, она также потребляет пропорционально меньшую входную мощность. Таким образом, тщательный выбор системы балласта лампы с определенным балластным коэффициентом позволяет дизайнерам лучше минимизировать потребление энергии, «настраивая» уровни освещения в помещении. Например, в новом строительстве, как правило, лучше всего использовать высокий балластный коэффициент, поскольку для удовлетворения требований к уровню освещенности потребуется меньше светильников.При модернизации или в областях с менее важными визуальными задачами, таких как проходы и коридоры, балласты с более низким балластным фактором могут быть более подходящими.

Чтобы избежать резкого сокращения срока службы лампы, балласты с низким балластным коэффициентом (<70%) должны работать с лампами только в режиме быстрого запуска. Это особенно актуально для 32-ваттных ламп F32T8, работающих на высокой частоте.

Найти балластный коэффициент для комбинаций лампы и балласта может быть непросто, так как немногие производители балластов предоставляют эту информацию в своих каталогах.Однако, если входная мощность для конкретной системы балласта лампы известна (обычно ее можно найти в каталогах), можно оценить балластный коэффициент.

Мерцание

Электромагнитные балласты предназначены для согласования входного напряжения 60 Гц с электрическими требованиями ламп. Магнитный балласт изменяет напряжение, но не частоту. Таким образом, напряжение лампы пересекает ноль 120 раз в секунду, что приводит к колебаниям светоотдачи 120 Гц. Это приводит к мерцанию около 30% для стандартных галофосфорных ламп, работающих при 60 Гц.Мерцание обычно незаметно, но есть свидетельства того, что мерцание такой силы может вызывать побочные эффекты, такие как напряжение глаз и головная боль.

Большинство электронных балластов, с другой стороны, работают на высоких частотах, что снижает мерцание лампы до практически незаметного уровня. Процент мерцания конкретного балласта обычно указывается производителем. Для данного балласта процент мерцания будет функцией типа лампы и состава люминофора.

Слышимый шум

Одной из характеристик электромагнитных балластов с железным сердечником, работающих на частоте 60 Гц, является создание слышимого шума.Шум может увеличиваться при высоких температурах, и он усиливается некоторыми конструкциями светильников. В лучших балластах используются высококачественные материалы и обработка для снижения шума. Уровень шума оценивается A, B, C или D в порядке убывания предпочтения. Балласт с рейтингом «А» будет тихо гудеть; балласт с рейтингом «D» будет издавать громкое жужжание. Количество балластов, их уровень шума и характер окружающего шума в комнате определяют, будет ли система создавать звуковые помехи.

Практически все энергоэффективные магнитные балласты для ламп F40T12 и F32T8 имеют рейтинг «А», за некоторыми исключениями, такими как низкотемпературные балласты.Тем не менее, шум магнитных балластов может быть заметен в особенно тихой среде, например в библиотеке. С другой стороны, хорошо спроектированные электронные балласты высокой частоты не должны издавать заметного гула. Все электронные балласты имеют рейтинг «А» по ​​звуку.

Диммирование

В отличие от ламп накаливания, люминесцентные лампы не могут быть должным образом затемнены с помощью простого настенного устройства, такого как те, которые используются для ламп накаливания. Чтобы люминесцентная лампа могла регулировать яркость во всем диапазоне без сокращения срока службы лампы, напряжение ее нагревателя электродов должно поддерживаться, в то время как ток дуги лампы снижается.Таким образом, лампы, работающие в режиме быстрого запуска, являются единственными люминесцентными лампами, подходящими для применения в широком диапазоне диммирования. Мощность, необходимая для поддержания постоянного напряжения на электродах во всех условиях диммирования, означает, что диммирующие балласты будут менее эффективными при работе ламп на пониженных уровнях.

Диммирующие балласты доступны как в магнитной, так и в электронной версиях, но использование электронных диммирующих балластов дает явные преимущества. Для регулирования яркости ламп магнитным пускорегулирующим устройствам требуется ПРА, содержащее дорогостоящие коммутационные устройства большой мощности, которые регулируют входную мощность, подаваемую на пускорегулирующие устройства.Это экономически целесообразно только при управлении большим количеством балластов в одной ответвленной цепи. Кроме того, светильники должны управляться в больших зонах, которые определяются схемой системы распределения электроэнергии. Поскольку система распределения фиксируется на ранних этапах процесса проектирования, системы управления, использующие балласты с магнитным регулированием яркости, негибкие и неспособны приспосабливаться к изменениям в схемах использования.

Диммирование ламп с электронным балластом, с другой стороны, осуществляется внутри самого балласта.Электронные балласты изменяют выходную мощность ламп с помощью сигнала низкого напряжения в выходной цепи. Переключающие устройства большой мощности для кондиционирования входной мощности не требуются. Это позволяет управлять одним или несколькими балластами независимо от системы распределения электроэнергии. В системах электронного балласта с регулируемой яркостью можно использовать низковольтную сеть управления для группирования балластов в зоны управления произвольного размера. Эта сеть управления может быть добавлена ​​во время ремонта здания или даже, в некоторых случаях, во время модернизации освещения.Низковольтную проводку не нужно прокладывать в кабелепроводе, что помогает снизить затраты на установку. Кроме того, менее затратно изменить размер и протяженность зон освещения путем перенастройки низковольтной проводки при изменении схемы использования. Низковольтная проводка также совместима с фотоэлементами, датчиками присутствия и входами системы управления энергопотреблением (EMS).

Диапазон диммирования балластов сильно различается. С большинством электронных диммируемых балластов уровни освещенности могут варьироваться от полной мощности до минимум примерно 10% от полной мощности.Тем не менее, также доступны электронные балласты с полным диапазоном диммирования, которые работают с лампами при световом потоке до 1% от полного светового потока. Балласты с магнитным диммированием также предлагают множество вариантов диммирования, включая диммирование во всем диапазоне.

Адаптировано из Advanced Lighting Guidelines: 1993 (второе издание), первоначально опубликованного Комиссией по энергетике Калифорнии.

Дополнительные световоды

Как работает КЛЛ Компактный электронный балласт

В этом уроке я покажу вам, как работает КЛЛ или компактная люминесцентная лампа.Как трубка создает свет с помощью электродов, создающих электроны, пары ртути и люминофор внутри трубки. Мы увидим схему создания высокочастотного сигнала высокого напряжения и какие компоненты в ней есть. Надеюсь, ты узнаешь что-то новое.

Часть 1.1 — Блоки электронного балласта?

Чтобы понять физику внутри лампы, см. ПРЕДЫДУЩИЙ РУКОВОДСТВО по люминесцентной лампе. Хорошо, давайте не будем изучать компактный электронный балласт.Печатная плата балластной цепи CFL представляет собой комбинацию четырех различных схем. Схема фильтра электромагнитных помех, двухполупериодный выпрямитель, схема фильтра постоянного тока и схема инвертора. Итак, вместо балласта и стартера, как еще мы могли бы получить такое высокое напряжение? Ну, используя электрическую схему, выполненную на транзисторах . Как вы можете видеть на печатной плате ниже, у нас есть основной вход, подключенный к 4 диодам, который является полным мостовым выпрямителем.


Часть 1.2 — Компоненты балласта

Затем у нас есть большой конденсатор, действующий как фильтр и создающий постоянный постоянный ток высокого напряжения.Оттуда у нас есть инвертор на двух транзисторах . Выход транзисторов подключен к катушке и другому конденсатору, который называется резонансным резервуаром . Видите ли, на этой печатной плате, приведенной ниже, нет микросхемы драйвера, так кто будет включать и отключать затвор транзисторов? Катушка и конденсатор создают резервуар LC, который будет резонировать, и тем самым мы создаем волны как положительной, так и отрицательной полярности.

Часть 1.3 — Катушка резонатора

Этот связанный индуктор внизу, каждый раз, когда полярность колебаний изменяется, поскольку он подключен к некоторым резисторам, а затем к затвору транзисторов, он будет включать и выключать один и другой транзистор.Вот так мы создаем инвертор без драйвера.


Часть 2.1 — Схема

* В этом примере я использую не настоящую схему, а что-то близкое к ней. Если вы хотите увидеть настоящую схему, см. ЭТО ОДИН . Наши транзисторы будут работать с постоянным напряжением. Итак, сначала из этих 220V AC ставим полный мостовой выпрямитель. Но сначала у нас обычно есть предохранитель для защиты, а иногда и резистор для ограничения тока. Выпрямитель выпрямит сигнал, как мы видели в видео SMPS, и мы получаем только положительные волны.Затем мы добавляем конденсатор, который будет фильтровать напряжение и обеспечивать постоянный постоянный ток высокого напряжения.

Часть 2.2 — Сигнал инвертора 1

Теперь добавляем мост на двух транзисторах. На выходе моста у нас свои катушки. Чтобы создать переменный ток высокого напряжения, мы сначала включаем нижний транзистор. Таким образом, ток будет проходить через цепь электродов от положительного полюса, через электроды, а затем через транзисторы обратно на землю, как вы можете видеть ниже с красной линией.Это также будет хранить энергию в катушке в виде магнитного поля. Но у катушки есть конденсатор сбоку, тот, что на другой стороне трубки, так что это создаст резервуар LC.

Часть 2.3 — Сигнал инвертора 2

Магнитное поле катушки схлопнется и зарядит конденсатор, но с обратной полярностью, а также с более высоким напряжением, поскольку катушка будет создавать выбросы высокого напряжения. Поскольку катушки соединены вместе, этот процесс изменит полярность на затворе транзисторов.Итак, теперь включен верхний транзистор , а нижний выключен. Это создаст текущий поток в обратном направлении, как вы можете видеть ниже с красной линией. Теперь магнитное поле схлопнется, зарядит конденсатор и снова изменит полярность на затворе транзистора, и процесс будет повторяться снова и снова. Это создаст высокочастотный сигнал высокого напряжения. Этот сигнал используется для питания люминесцентной лампы и поддержания тока электронов.

Смотрите видео

По сути, электронный балласт создает высокое напряжение около 1000 В и высокую частоту.Частота, создаваемая балластом CFL, обычно составляет от 20 кГц до 80 кГц, потому что доказано, что на более высокой частоте световое излучение лучше. Как только лампа CFL загорится, напряжение на ней упадет до 230 В, и схема балласта позволит току течь через трубку.

Надеюсь, вам понравился этот урок. Если вы хотите поддержать мою работу, купите мои печатные платы в моем магазине, или, возможно, подумайте о поддержке меня на PATREON или, если хотите, сделайте пожертвование PayPal. Большое тебе спасибо.



Что такое электронный балласт? — Utmel

Электронный балласт — это своего рода балласт, в котором используется электронная технология для управления источником электрического света для получения необходимого освещения. Ему соответствует индуктивный балласт. Все больше и больше современных люминесцентных ламп используют электронные балласты, которые легки и компактны, и люди могут даже интегрировать электронные балласты с лампами.

Каталог

I Что такое электронный балласт?

Электронный балласт — это своего рода балласт, в котором используется электронная технология для управления источником электрического света для обеспечения необходимого освещения.Ему соответствует индуктивный балласт. Все больше и больше современных люминесцентных ламп используют электронные балласты, которые легки и компактны, и люди могут даже интегрировать электронные балласты с лампами. В то же время электронные балласты обычно выполняют функцию стартера, поэтому на них можно сэкономить на отдельном стартере. Электронные балласты также могут иметь больше функций, таких как улучшение или устранение явления мерцания люминесцентных ламп за счет увеличения частоты тока или формы волны тока (например, прямоугольной волны).Он также может заставить люминесцентные лампы использовать мощность постоянного тока посредством процесса инверсии мощности.

II Принцип работы электронного балласта

Электронный балласт — это преобразователь, который преобразует мощность переменного тока промышленной частоты в мощность переменного тока высокой частоты. Его основной принцип работы:

После того, как источник питания промышленной частоты проходит через фильтр радиочастотных помех (RFI) , двухполупериодное выпрямление и пассивный (или активный) корректор коэффициента мощности (PPFC или APFC), он становится источник питания постоянного тока.Через преобразователь постоянного / переменного тока выход высокочастотной мощности переменного тока 20-100 кГц добавляется к резонансному контуру серии LC, подключенному к лампе, для нагрева нити накала, и в то же время на нити накала генерируется резонансное высокое напряжение. конденсатор, который приложен к обоим концам трубки лампы, переводя трубку лампы из состояния разряда во включенное состояние, а затем переходит в состояние излучения света.

В это время высокочастотная индуктивность играет роль в ограничении увеличения тока, гарантируя, что трубка лампы получит напряжение и ток, необходимые для нормальной работы.Часто добавляются различные схемы защиты, такие как защита от аномального напряжения, защита от перенапряжения и тока, защита от температуры и так далее.

III Технические условия

1. Коэффициент мощности (PF)

Он отражает, как комбинация балласта и лампы эффективно использует входную мощность источника питания, которая выражается в ватт / ВА или COS & Phi ; в некоторых местах. Вообще говоря, коэффициент мощности балласта индуктивности составляет 0,5 и может достигать только около 0.8 после коррекции емкости. Электронные балласты обычно могут достигать 0,95–0,99. Вы можете использовать каждый ватт энергии, поставляемой электростанцией, и это экологически безвредно.

2. Полный коэффициент гармонических искажений (THD)

Он относится к сумме нечетных гармонических составляющих во входном токе источника питания после того, как лампа достигает стабильного рабочего состояния, когда балласт и лэмпворк ниже номинальной мощности. напряжение питания.

Согласно определению Фурье, прямоугольная волна состоит из серии синусоидальных волн с общим периодом, но разными частотами.Чем выше содержание гармоник, тем больше повреждение входной синусоидальной волны.

В случаях, когда имеется больше электронных балластов, если значение THD велико, это повлияет на ток нейтрали трехфазного входа переменного тока, и ток нейтрали будет слишком большим. Поэтому мы обычно выбираем THD с соотношением цены и качества между 15% -25% при использовании электронных балластов в больших масштабах.

3. Пик-фактор (CF)

При номинальном напряжении источника питания, когда балласт работает с лампой, после того, как лампа достигает стабильного рабочего состояния, отношение пикового значения выходного тока через лампы к среднеквадратическому значению CF = PK / rms.Вообще говоря, чем меньше значение CF, тем стабильнее ток, протекающий через ламповую трубку, и тем дольше срок ее службы. Стандарт IEC / GB: CF≤1,7 .

4. Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Это способность оборудования или системы нормально работать в электромагнитной среде и не создавать невыносимых электромагнитных помех для чего-либо в окружающей среде.

В Европе и Америке существуют разные стандарты реализации.

● lFCC (стандарт США, класс A; класс B)

● lCISPR (Международная электротехническая комиссия CISPR15)

● lEN55015 (европейский стандарт).

Когда пользователь использует стандартный балласт, его периферийное электронное оборудование не будет подвергаться помехам, например, электронные компьютеры, беспроводные телефоны и некоторое профессиональное электронное оборудование.

IV Преимущества электронного балласта

1. Энергосбережение . Люминесцентный балласт имеет частоту 20-60 кГц для питания ламповой трубки, так что световая отдача ламповой трубки примерно на 10% выше, чем у промышленной частоты (предположим, что длина трубки составляет 4 фута).Собственное энергопотребление низкое, поэтому общая потребляемая мощность лампы снижается примерно на 20%, что дает лучший эффект энергосбережения.

2. Устранение стробоскопической вспышки и повышение стабильности светового излучения. Электронный балласт может улучшить визуальное разрешение и эффективность. Это также может снизить зрительную усталость после продолжительной работы, что может защитить наше зрение.

3. Отправная точка более надежна. После того, как стартер успешно запустился после однократного предварительного нагрева, избегая повторного запуска.

4. Высокий коэффициент мощности . Люминесцентные лампы мощностью более 25 Вт, соответствующие национальным стандартам, имеют коэффициент мощности более 0,95. Однако следует отметить, что национальные стандарты устанавливают верхний предел гармоник для ламп мощностью менее 25 Вт, так что их коэффициент мощности снижается до 0,7-0,8.

5. Стабильная входная мощность и выходной световой поток . Качественные электронные балласты обладают хорошими характеристиками стабилизации напряжения. Когда отклонения мощности и напряжения велики, источник света может поддерживать постоянную мощность и стабилизировать освещенность, что способствует экономии энергии.

6. Увеличьте срок службы лампы. Постоянная мощность высококачественных продуктов, снижение тока лампы и надежная отправная точка могут продлить срок службы лампы.

7. Низкий уровень шума . Шум качественного электронного балласта может достигать уровня ниже 35 дБ, что люди совершенно не чувствуют.

8. Регулируемая яркость . В местах, где требуется диммирование, например в тех, где изначально использовались лампы накаливания или вольфрамовые галогенные лампы для диммирования, замените их высокоэффективными люминесцентными лампами с регулируемыми электронными балластами, которые могут обеспечить диммирование в широком диапазоне от 2% до 100%.

Рис. 1. Диммируемый электронный балласт

Следует отметить, что только правильно спроектированные электронные балласты могут использовать указанные выше преимущества. Хотя все они являются электронными балластами, электронные балласты, используемые для металлогалогенных ламп, намного сложнее, чем те, которые используются для люминесцентных ламп, или почти полностью отличаются. Если дизайн или производственный процесс не подходят, очень небольшое упущение приведет к отказу.

V Приложение электронного балласта

1. Special буксирует один и буксирует два электронных балласта для лайтбоксов, специально разработанных для уличных лайтбоксов и рекламных щитов. Их преимущества заключаются в следующем:

1) Безопасный рабочий процесс, высокие изоляционные характеристики, а также хорошие водонепроницаемые и влагонепроницаемые характеристики. Повышение низкой температуры балласта не повлияет на то, что ткань лайтбокса или лист лайтбокса пожелтеют из-за тепла.

2) Удобство:

● Его можно напрямую подключить к голому контакту без подключения и установки терминала;

● К нижней части балласта прикреплена губчатая наклейка, с помощью которой можно закрепить балласт;

● Имеет металлическую пряжку, фиксируется без патрона;

● Это поможет избежать частой замены стартера.

рисунок 2. Лайтбоксы Электронный балласт

2. Буксировки один и два обычных электронных балласта подходят для установки и замены ламп в различных случаях общего освещения;

3. Электронный балласт для кольцевых фонарей специально разработан для кольцевых фонарей. Он подходит для установки в потолочные светильники, такие как освещение домашнего балкона, освещение дорожек, освещение лестничного канала и другое освещение общественных мест.

4. ПРА для кварцевых бактерицидных ламп специально разработан для кварцевых бактерицидных ламп низкого давления мощностью 35-60 Вт. Даунлайты с ним имеют долгий срок службы (в 4 раза больше, чем у ламп накаливания), высокую яркость, постоянную цветовую температуру и небольшие размеры. Его можно использовать для общего освещения магазинов, витрин, выставочных залов, ювелирных магазинов, баров, музеев, специализированных магазинов и т. Д. Или для акцентного освещения в специальных зонах.

VI Меры предосторожности

Электронные балласты имеют очевидные преимущества в повышении энергоэффективности и качества осветительных систем, которые являются тенденцией будущего развития.Так как же нам это правильно использовать? Вот некоторые моменты, на которые следует обратить внимание во время операции.

1. На рабочих местах с постоянным и интенсивным зрением и в местах с высокими требованиями к визуальным условиям (например, дизайн, рисование, набор текста и т. Д.), А также в местах, требующих особой тишины (палаты пациентов, кабинеты для консультаций и т. Д.) и в местах, где часто останавливается молодежь (классы, читальные залы и т. д.), в первую очередь следует использовать электронные балласты.

2. В местах, где требуется регулирование яркости, трехцветные люминесцентные лампы могут быть оснащены регулируемыми цифровыми балластами для замены ламп накаливания или галогенных ламп, что может значительно повысить энергоэффективность.

Рисунок 3. Цифровой балласт с регулируемой яркостью

3. Следует выбирать высококачественные продукты с низким уровнем гармоник. Мы не должны слишком зацикливаться на ценах, должны соблюдаться технические требования к использованию, а также мы должны учитывать эффекты эксплуатации и обслуживания и проводить всестороннее сравнение.

4. При использовании люминесцентных ламп мощностью менее 25 Вт, как упоминалось выше, предел гармоник определяется стандартом GB19625.Стандарт 1-2003 очень широк. Если в здании используется большое количество приложений, это вызовет множество нежелательных последствий. Следует принять эффективные меры для ограничения конструкции.

5. Выбранный продукт должен не только проверять его общую входную мощность, но и понимать его выходной световой поток. Согласно нормативам, коэффициент просвета (& mu;) балласта не должен быть ниже 0,95. Европейский Союз устанавливает класс энергоэффективности балласта и, соответственно, устанавливает коэффициент просвета μ≥0.96.

Вопросы, требующие внимания при выборе

(1) Обратите внимание на содержание гармоник . Пользователям следует обратить внимание на то, что пределы гармоник для ламп мощностью ниже 25 Вт очень слабы. Если в здании используется большое количество таких маломощных люминесцентных ламп (включая лампы T8, T5 и компактные люминесцентные лампы длиной 2 фута), возникнут нежелательные последствия, такие как серьезное искажение формы волны, чрезмерный ток нейтрального провода. , и пониженный коэффициент мощности.

(2) Обратите внимание на качество продукции и уровень . На рынке представлено много электронных балластов, и качество и уровень очень разные. Некоторые из них имеют большое содержание гармоник, низкий коэффициент светового потока, низкую надежность и малый срок службы. Несмотря на то, что эти продукты невысоки в цене, при использовании они могут вызвать нежелательные последствия, которые не рекомендуются.

VII Метод диммирования

1. Метод диммирования рабочего цикла

Этот метод управления диммированием использует импульсный рабочий цикл переключателя мощности в высокочастотном инверторе для регулировки выходной мощности.Максимальный рабочий цикл полумостового инвертора составляет 0,5, чтобы гарантировать, что две переключающие трубки имеют мертвое время, чтобы избежать одновременного проведения двух переключающих трубок и их повреждения.

Проблемы с методом диммирования рабочего цикла

Если ток индуктора является непрерывным и отстает от напряжения полумоста Uxy, переключатель может работать в состоянии нулевого напряжения, когда он включен. Следовательно, абсорбционный конденсатор необходимо использовать для достижения рабочего состояния переключения при нулевом токе (ZCS) в момент выключения, чтобы он мог войти в рабочий режим переключения при нулевом напряжении (ZVS), а EMI и напряжение трубки переключения могут быть значительно уменьшено.

Однако, если рабочий цикл слишком мал, а ток в катушке индуктивности прерывистый, рабочие характеристики ZVS будут потеряны, и нагрузка на трубку переключателя увеличится из-за высокого напряжения постоянного тока источника питания. Это состояние прерывистой проводимости снижает надежность и увеличивает электромагнитное излучение.

Кроме того, когда лампа выходит из строя, также будет рабочее состояние с прерывистым током. Когда в лампе есть разрыв цепи, индуктивный ток будет течь через резонансный конденсатор.Поскольку емкость этого конденсатора мала, сопротивление относительно велико. Если две переключающие лампы не защищены цепью поглощения, они будут выдерживать большое напряжение.

2. Метод диммирования с частотной модуляцией

Диммирование с частотной модуляцией также является широко используемым методом диммирования. Если частота переключения высокочастотного электронного балласта переменного тока увеличивается, сопротивление индуктора увеличивается, так что ток индуктора будет уменьшаться.

Ограничения метода диммирования FM

(1) Диапазон диммирования определяется диапазоном частотной модуляции. Если диапазон частотной модуляции невелик, диапазон регулировки мощности невелик.

(2) Чтобы реализовать регулирование яркости в условиях работы с низким энергопотреблением, диапазон частотной модуляции должен быть очень широким (то есть от 25 кГц до 50 кГц). Частотный диапазон магнитного сердечника, схемы возбуждения и схемы управления может ограничивать диапазон регулирования яркости.

(3) Добиться плавного переключения во всем диапазоне частотной модуляции непросто. Когда нагрузка мала, мягкое переключение не может быть реализовано, и напряжение на трубке переключателя увеличивается. Переходный переход жесткого переключения является основным источником электромагнитного излучения.

Рисунок 4. Мягкое переключение

(4) Если полумостовой инвертор не работает в состоянии плавного переключения, потери инвертора увеличатся, а эффективность снизится.

(5) Когда частота переключения находится в пределах диапазона частот инфракрасного пульта дистанционного управления, люминесцентная лампа излучает низкоуровневое инфракрасное излучение. Если диапазон частотной модуляции велик, это повлияет на работу других инфракрасных устройств дистанционного управления, например телевизоров.

(6) Ток лампы приблизительно обратно пропорционален частоте переключения инвертора, а соотношение между диммированием и частотой переключения не является линейным.

(7) Когда лампа имеет обрыв цепи, появляется рабочее состояние с прерывистой проводимостью (DCM), особенно при очень низкой частоте переключения.

3. Регулировка напряжения M ethod

Этот метод имеет следующие преимущества:

(1) Отрегулируйте напряжение источника питания полумостового инвертора для достижения затемнения.

(2) Используйте метод фиксированного рабочего цикла (около 0,5), чтобы полумостовой инвертор работал в широком диапазоне диммирования с непрерывным плавным переключением тока индуктивности (это также может упростить схему управления переключением).

(3) Поскольку частота переключения фиксирована, конструкция схемы управления может быть упрощена для данной модели лампы.

(4) Поскольку частота переключения чуть больше резонансной частоты, можно снизить реактивную мощность и повысить эффективность работы.

(5) Поскольку частота переключения фиксирована, параметры пассивных компонентов могут быть определены более удобно.

(6) Может поддерживать рабочие условия ZVS в широком диапазоне мощности лампы (5% -100%).

(7) При очень низком напряжении питания полумостового инвертора характеристики плавного переключения будут потеряны, и возникнет прерывистое рабочее состояние тока индуктора.Однако, когда напряжение источника питания постоянного тока очень низкое, это рабочее состояние больше не является проблемой. В это время напряжение и потери трубки переключателя будут очень небольшими, даже если жесткое переключение происходит при низком напряжении источника питания постоянного тока (например, 20 В), излучение электромагнитных помех не будет слишком сильным.

(8) Обеспечивает плавное и почти линейное регулирование мощности лампы.

(9) Может быть получено решение с низким энергопотреблением. Напряжение источника питания полумостового инвертора может быть очень низким (например, диапазон регулирования яркости 5–100%, соответствующий 30–120 В), поэтому можно использовать низковольтные конденсаторы и полевые МОП-транзисторы.

(10) Регулировка яркости осуществляется только путем управления выходным напряжением преобразователя SEPIC. Поскольку полумостовой инвертор работает в режиме постоянной частоты, для регулирования яркости можно использовать простое управление переменным / постоянным током.

(11) Ток лампы примерно пропорционален напряжению преобразователя постоянного тока, а диммирование почти пропорционально выходному напряжению постоянного тока преобразователя SEPICDC.

4. Метод импульсно-фазового затемнения

Выходная мощность регулируется путем регулировки фазы проводимости двух переключающих трубок в полумостовом инверторе, чтобы достичь цели затемнения на выходе.

Метод регулировки яркости с фазовым управлением в основном имеет следующие характеристики:

(1) Регулируемая яркость до 1% от оригинала;

(2) Его можно запустить при любой настройке затемнения;

(3) Может использоваться в системах с несколькими лампами;

(4) Лампа диммирования фазы имеет хорошее соотношение мощности.

Типы электронных балластов люминесцентного света Функции и преимущества — Электротехника 123

Электронный балласт люминесцентного света обеспечивает начальное высокое напряжение для отвода газа внутри люминесцентных ламп / ламп.Балласт преобразует электрическую частоту в очень высокую частоту, которая инициирует процесс газового разряда, контролируя напряжение и ток через лампы.

Существуют различные типы световых балластов, включая электромагнитные, гибридные и электронные. На этой странице мы говорим больше об электронных балластах, которые в основном обеспечивают пусковое напряжение. После этого он поддерживает постоянный ток и гарантирует, что цепь останется стабильной.

Как мы знаем, обычное электричество приходит с частотой 50-60 Гц, которую электронный балласт увеличивает и подает на лампу с частотой 20 000 Гц или выше.Преимущество этого заключается в том, что он устраняет стробоскопический эффект мерцания, который может быть связан с частотой линии, связанной с люминесцентным освещением.

Принцип электронного балласта

Электронные балласты часто основаны на топологии SMPS, сначала выпрямляя входную мощность, а затем прерывая ее с высокой частотой. Усовершенствованные электронные балласты позволяют регулировать яркость с помощью широтно-импульсной модуляции или путем изменения частоты на более высокое значение.

Высокая выходная частота электронного балласта обновляет люминофор в люминесцентной лампе так быстро, что не возникает заметного мерцания.Индекс мерцания используется для измерения воспринимаемых диапазонов модуляции света от 0 до 1, где 0 указывает на меньшую вероятность мерцания, а 1 указывает на максимальную.

Благодаря более высокому КПД самого балласта и более высокому КПД лампы на более высокой частоте, электронные балласты обеспечивают более высокий КПД системы для ламп низкого давления, таких как люминесцентные лампы.

Типы электронных балластов

Существует три основных типа электронных балластов: мгновенный запуск, быстрый запуск и запрограммированный запуск.

  1. Электронные балласты с мгновенным запуском запускают лампы без задержки (<0,1 секунды) или мерцания, обеспечивая пусковое напряжение, достаточно высокое для того, чтобы инициировать разряд через лампы, не дожидаясь необходимости нагрева электродов лампы. Для этого типа балластов пусковое напряжение составляет около 600 В. Лампы, связанные и управляемые балластами мгновенного пуска , обычно работают от 10 000 до 15 000 циклов переключения до выхода из строя.
  2. Электронные балласты быстрого запуска Лампы быстрого запуска (0.5–1,0 секунды) без мерцания за счет нагрева электродов лампы и одновременной подачи пускового напряжения. Лампы, работающие от балластов с быстрым запуском, обычно работают от 15 000 до 20 000 циклов переключения до выхода из строя.
  3. Электронные балласты с программируемым запуском — лучший вариант для обеспечения максимального срока службы лампы при частом запуске лампы, например, в зонах, где используются датчики присутствия. Лампы с запрограммированными пусковыми балластами обычно работают до 50 000 циклов переключения до выхода из строя.Следовательно, обеспечивая максимальный срок службы.
Как работает электронный балласт

Электронный балласт использует твердотельную электронную схему для обеспечения надлежащих пусковых и рабочих электрических условий для питания газоразрядных ламп. Балласт может быть «залит» смолой для защиты печатных плат и компонентов от влаги и вибрации.

Существуют различные типы контуров легкого балласта , т. Е. Автоколебательные схемы и схемы, управляемые ИС. Также становится известной новая схема преобразователя конденсаторной пары (CCC), разработанная в лаборатории силовой электроники HKU.

Электронный балласт может быть меньше и легче магнитного балласта аналогичного номинала. Электронный балласт обычно тише магнитного, который из-за вибрации пластин трансформатора создает гул линейной частоты.

Основные технические характеристики и преимущества:

  1. Пусковые характеристики хорошие при низком давлении, могут запускаться плавно и предварительно нагревать трубки после начальной точки, чтобы избежать The Times.
  2. Адаптивный диапазон напряжения
  3. Предварительный нагрев при запуске, что значительно продлевает срок службы лампы, снижает затраты и повышает защиту окружающей среды.
  4. Высокий коэффициент мощности, все характеристики достигли 0,98.
  5. Давление, расход и функция защиты от аномального состояния выхода
  6. Устраняет стробоскопический свет, более стабильно. Чтобы улучшить зрение, повысить эффективность, снизить разрешение постоянной работы зрительной усталости, помочь защитить зрение.
  7. Малошумный, легкий.

Светодиодное освещение — это новая тенденция, которая сейчас лидирует в оптической промышленности, которая является одним из самых энергоемких секторов в мире.Кроме того, он стал наиболее важной осью индустрии «низкоуглеродного зеленого роста» благодаря своей высокой энергоэффективности и долгому сроку службы, а также разнообразно расширял область своего применения до электричества / электроники / освещения и т. Д. ключевая отрасль зеленого содержания, в котором интегрированы ИТ-технологии и полупроводниковые технологии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *