脚

ChipEXPO-ж I

■ РОССИЯ ■ МОСКВА - ЭКСПОЦЕНТР I

Ю. Н. ДАВИДЕНКО

ПРИ ПОДДЕРЖКЕ:

PBHCTRBKA3

Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации Министерство экономического развития и торговли Российской Федерации Федеральное агентство по промышленности

Департамент науки и промышленной политики города Москвы

Московская торгово-промышленная палата

м

там

ИНФОРМАЦИОННАЯПОДДЕРЖКА

ОРГАНИЗАТОР ВЫСТАВКИ

ЗАО «ЧипЭкспо», Россия,

414M41, Москва, ул. Перовская 49/2, стр. 3, тел./факс： (095) 368-1039, e-mail： into@chipexpo.ru rd 〃 〃- chip 土/》Сл/ U

;—i I

⑥:P4才瓜0

НАСТОЛЬНАЯ КНИГА

ДОМАШНЕГОЭЛЕКТРИКА

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ

1Н@

Наука и ТехникаСанкт- П етербург2005

Давиденко Ю. Н.

Настольная книга домашнего электрика: люминесцентные лампы.——СПб.: Наука и Техника, 2005. — 224 с.: ил.

ISBN 5-94387-198-5

Серия «Домашний мастер»

Книга продолжает серию публикаций для домашних электриков в серии «Домашний мастер». Материал излагается простым и доступным языком. Первая глава полностью посвящена техническим и эксплуатационным особенностям ЛЛ. Приведена расшифровка системы обозначения ЛЛ, основные технические характеристики и параметры, рекомендации по выбору и применению, таблицы аналогов.

Вторая глава посвящена вопросам электропитания ПП. Век электромагнитного балласта, состоящего из дросселя и стартера, подходит к концу. Практически все развитые станы отказываются от его использования в связи с неэффективностью. Наступает время ЭПРА ——электронного пускорегулирующего аппарата (электронного балласта). Сведения, приведенные в этой главе, помогут грамотно спроектировать и изготовить своими руками ЭПРА. Радиолюбители и все те, кто захочет лично создать электронный балласт, найдут здесь практические конструкции, рисунки печатных плат, информацию по элементной базе.

Книга предназначена для широкого круга домашних мастеров.

9795943 871985"ISBN 5-94387-198-59795943 871985"ISBN 5-94387-198-5Контактные телефоны издательства (812) 567-70-25, 567-70-26 (044)516-38-66

9795943 871985"

ISBN 5-94387-198-5

9795943 871985"

ISBN 5-94387-198-5

Официальный сайт www.nit.com.ru

© Давиденко Ю.Н.

© Наука и Техника (оригинал-макет), 2005

ООО «Наука и Техника».

Лицензия №000350 от 23 декабря 1999 года.198097, г Сан кт- П етербург, ул. Маршала Говорова, д. 29.

Подписано в печвть 18.07.2005. Формвт 60x88/16.

Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 14 п. л.Тираж 3000 экз. Заказ № 255.

Отпечатано с готовых диапозитивов в ОАО «Техническая книга»

190005, Санкт-Петербург, Измайловский гф., 29

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП 16

Устройство и принцип работы. Достоинства и недостатки. Классификация 16

Стандартные люминесцентные лампы 24

Люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей 28

Т5 ——высокоэффективные люминесцентные лампы нового поколения 38

Специальные люминесцентные лампы 43

Компактные люминесцентные лампы 62

Безэлектродные индукционные люминесцентные лампы 77

ПЛАВА 2

ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ, или КАК ПРАВИЛЬНО ЗАЖЕЧЬ И ПИТАТЬ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ 90

Электромагнитные ПРА. Принцип работы и недостатки 90

Электронные стартеры 92

Электронный ПРА — балласт; с которым не утонешь 106

Ballast Designer — автоматизированное проектирование электронных балластов 196

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ216

Интернет-ресурсы 216

Список использованной литературы216

Издательство «Наука и Техника»

С・Л. Корякин-ЧернякСправочник домашнего электрикаС・Л. Корякин-ЧернякСправочник домашнего электрикапомазнЕго"к ■©1mlltМбпомазнЕго"к ■©1mlltМбкиМНХАЗеузззвкиМНХАЗеузззвSOH^OESOH^OE

С・Л. Корякин-Черняк

Справочник домашнего электрика

С・Л. Корякин-Черняк

Справочник домашнего электрика

помазнЕго"к ■©1mlltМб

помазнЕго"к ■©1mlltМб

киМНХАЗеузззв

киМНХАЗеузззв

SOH^OE

SOH^OE

J ISBN: 5-94387-138-1

s>«- -«* ia~i si»«у — ~4梦Формат; 70x100/16

- '二-" Объем; 400 с.: ил.

■

Издание 3-е, переработанное и дополненное

Справочник обобщает необходимые домашнему электрику сведения по основам электротехники, элементам домашней электросети и Умного Дома, электробезопасности, организации эффективного освещения, учета и экономии электроэнергии.

Материал в справочнике систематизирован. Приводится много интересных примеров, полезных советов, важных предупреждений, рисунков и таблиц. Даются ссылки на наиболее интересные ресурсы Интернет, из которых можно почерпнуть более подробную информацию.

Книга содержит несколько разделов:

Что такое электроэнергия и как она подается в дом.

Элементы домашней электросети (провода, шнуры, кабели, электроустановочные изделия, соединители, выключатели).

Эффективное освещение дома (свет и освещение, светильники).

Учет и экономия электроэнергии (индукционные и микропроцессорные многотарифные счетчики, схемы включения).

Электробезопасность в доме (плавкие предохранители, автоматические выключатели, устройства защитного отключения).

Электромонтажные работы, диагностика, ремонт

серия -Хз о лх а ш н и й мастерсерия

ВВЕДЕНИЕ

Ни для кого не секрет, что мы живем в мире, переполненном электромагнитными излучениями. Излучение подобного рода представляет собой распространяющиеся в пространстве колебания напряженностей электрического и магнитного полей. Количество колебаний в секунду носит название частоты излучения (одному колебанию в секунду соответствует частота 1 герц), а расстояние на оси распространения излучения между точками с одинаковой напряженностью поля ——длины волны излучения (измеряется в метрах). На практике мы имеем дело с частотами от единиц до сотен миллионов герц.

Электромагнитное излучение непрерывно по всему спектру, часть которого напрямую воспринимается различными органами человеческого организма. Для удобства описания оно было разбито на условные диапазоны длин волн, имеющие практическое значение. Собственно свет, как излучение, напрямую воспринимаемое глазом, лежит в промежутке длин волн от 380 до 780 нм (1 нм = 10-9 м). Разумеется, чувствительность глаз каждого конкретного человека индивидуальна, но в светотехнике пользуются параметрами среднестатистического зрительного аппарата человека.

Вплотную по спектру к свету, или видимому излучению, прилегают еще два излучения — ультрафиолетовое (от 10 нм до 380 нм) и инфракрасное (от 780 нм до 1 мм). Диапазон длин волн, совместно занимаемый видимым, инфракрасным и ультрафиолетовым излучениями (от 10 нм до 1 мм), носит название оптического (рис. В1).

Нетрудно вычислить, что видимый свет занимает всего 0,04% оптического диапазона; кроме того, сам оптический диапазон незначителен в сравнении с остальным электромагнитным спектром. Самое время вспомнить, что посредством зрения, то есть через этот узенький спектральный мостик видимого излучения, человек получает более 90% информации об окружающем мире...

Световое излучение каждой длины волны воспринимается как цветное. С детства всем знакома пословица «Каждый Охотник Желает Знать, 1де Сидит Фазан». Первые буквы слов в ней являются первыми буквами

Оптическое излучение

^zffiofcsso 江 ИНИО 活9Aq0」 S3SS« S3H5X 江 _qB3*Hedo «зго^а^^zffiofcsso 江 ИНИО 活9Aq0」 S3SS« S3H5X 江 _qB3*Hedo «зго^а^

^zffiofcsso 江 ИНИО 活9Aq0」 S3SS« S3H5X 江 _qB3*Hedo «зго^а^

^zffiofcsso 江 ИНИО 活9Aq0」 S3SS« S3H5X 江 _qB3*Hedo «зго^а^

Ультро- фиолетовоеВидимоеИнфракрасное

излучениеизлучениеизлучение

10 нм380 HM 780 нм1мм Длина

волны

Рмс. В1. Видимое и оптическое излучения (ижала длин волн не в масштабе)

780 нм 380 нм Анна волны

Р“с. В2. Расположение основных цветов в видимом спектре

цветов, расположенных согласно видимому спектру по мере убывания длины волны (рис. В2).

Как и следовало ожидать, исследования показали, что чувствительность глаза к разным длинам волн неодинакова. Она наиболее высока в середине видимого диапазона (приходящейся на зеленый свет, длина волны 555 нм) и минимальна к его краям, то есть в области синих и красных излучений (рис. ВЗ).

Очевидно, что излучение одной и той же мощности воспринимается глазом как более интенсивное, если в его спектре больше зеленого света. Это натолкнуло исследователей на мысль ввести специальную систему оценки количества света, напрямую связанную со среднестатистической чувствительностью глаза.

Иногда не знакомые с теорией света люди задают вопрос: «Какую длину волны имеет белый свет?». Такая постановка вопроса в принципе неправильна. Белым светом мы называем смесь цветных излучений, результат воздействия на глаз набора различных длин волн. Именно этим

rtrtE qlooHqualnmBAhrtrtE qlooHqualnmBAh780 нм780 нм555 HM555 HM380 нм380 нмДлина волныДлина волныРис. ВЗ. Спектральная чувствительность глаз человекаРис. ВЗ. Спектральная чувствительность глаз человека

rtrtE qlooHqualnmBAh

rtrtE qlooHqualnmBAh

780 нм

780 нм

555 HM

555 HM

380 нм

380 нм

Длина волны

Длина волны

Рис. ВЗ. Спектральная чувствительность глаз человека

Рис. ВЗ. Спектральная чувствительность глаз человека

объясняется тот не всегда очевидный факт, что в природе не существует идеально белого (не имеющего оттенка) излучения. Любой реальный белый свет имеет оттенок, определяющийся соотношением входящих в него красных, синих и зеленых излучений.

Зрительный аппарат человека представляет собой весьма оригинальную конструкцию (рис. В4), по образу и подобию которой строятся современные оптические системы. Приемником света является сетчатка — слегка искривленная поверхность, покрытая светочувствительными элементами, условно называемыми «палочками» и «колбочками». Первые из них обладают чувствительностью только к интенсивности света и равномерно расположены по всей поверхности сетчатки, а вторые иув- ствительны как к интенсивности, так и к цвету, и сосредоточены ближе

Рис. В4. Упрощенное устройство глазаРис. В4. Упрощенное устройство глаза

Рис. В4. Упрощенное устройство глаза

Рис. В4. Упрощенное устройство глаза

к ее центральной части. Палочки отвечают в основном за ночное зрение, когда света настолько мало, что цветоразличительный аппарат колбочек не работает. Сетчатка является как бы матрицей из чувствительных точек, каждая из которых формирует для нас изображение окружающего мира.

Для того, чтобы на сетчатке формировалось четкое изображение, используется природная линза — хрусталик (рис. В4). За счет своей гибкости он может менять фокусное расстояние, и мы одинаково четко видим как удаленные, так и близкие объекты. Весьма любопытен факт, что любая линза дает перевернутое изображение действительности. Хрусталик в человеческом глазу — не исключение. Возникает вопрос — почему же мы видим все в правильном положении, а не вниз головой? Природа и здесь нашла оригинальное решение. «Переворачивание» выполняется в зрительной затылочной доли мозга.

Чувствительность палочек и колбочек к свету с разными длинами волн неодинакова. В ночное время наиболее ярким (но бесцветным, как и остальные) воспринимается излучение с длиной волны около 500 нм, также относящееся к зеленой группе.

Органы зрения, по устройству аналогичные человеческому глазу, имеют и некоторые высшие животные. Основные отличия заключаются в плотности светочувствительных элементов (обычно у животных она ниже, и изображение получается менее четкое) и в диапазоне воспринимаемых длин волн. Например, кошки способны видеть в темноте, так как их глаз воспринимает часть инфракрасного излучения, однако они не могут различать цвета из-за того, что их сетчатка состоит только из палочек.

Свет, как и любое излучение, испускается неким источником и взаимодействует с одним из приемников (например, химическими веществами в палочках и колбочках сетчатки глаза). Все существующие в мире источники света делятся на тепловые (планковские) и люминесцентные. В первом случае за счет сильного нагрева тело начинает излучать полный спектр излучения, включающий и видимую часть (вспомните раскаленный гвоздь, дающий белый свет), а во втором излучением света сопровождается высвобождение внутренней энергии электронов вещества.

При попадании светового излучения на любое тело часть его отражается, то есть освещаемое тело становится как бы вторичным излучателем света. Другая часть претерпевает преобразование в тепловую, химическую или электрическую энергию (это противоположность процесса излучения как перехода какого-либо вида энергии в световую). Это явление носит название поглощения света. И, наконец, в случае невысокого поглощения света веществом наблюдается сквозное прохождение через него света. Свойства вещества отражать, поглощать и пропускать свет соответственно носят названия коэффициентов отражения, поглощения и пропускания, каждый из которых равен относи-

тельной доле отраженного, задержанного и прошедшего сквозь вещество излучения (рис. В5).

Каждый из коэффициентов может меняться в пределах от 0 практически до 1, причем их сумма для любого вещества всегда равна единице в силу закона сохранения энергии.

Рассмотрим световые величины и единицы. Все световые единицы измерения (световой поток, сила света, освещенность) представляют собой соответствующие энергетические величины, применимые для любого электромагнитного излучения (поток излучения, сила излучения, облученность), взвешенные по видимому спектру с учетом кривой чувствительности глаза. Это пугающе звучащее определение становится понятнее после небольшого пояснения.

Традиционно мощность излучения оценивают в ваттах. Однако если 1 Вт излучения с длиной волны 555 нм дает нам такой же зрительный эффект, как, скажем, 10 Вт излучения с длиной волны 700 нм, то что нам скажет общая мощность излучателя в 20 Вт? Ярким оно будет или нет? Ответить на этот вопрос, пользуясь лишь мощностью излучения, невозможно. Например, если этот излучатель красный (длина волны 700 им) или синий (длина волны 450 нм), то он будет намного менее ярким, чем зеленый (длина волны 500 нм). А если вся мощность излучения сосредоточена в инфракрасной области спектра, то свечения такого излучателя мы вообще не увидим.

Поэтому целесообразно оценивать не мощности, а производимый эффект разноспектральных излучений. Проще всего это сделать, умножив мощность излучения данной длины волны на относительную чувствитель-

ность глаза к такому излучению. Подобный процесс приведения мощноста излучения к эффекту его действия носит название взвешивания мощности по чувствительности человеческого глаза, а оцененный таким образом эффект светового действия излучения — световым потоком.

Световой поток — величина, характеризующая количество излучае- мого (поглощаемого или отраженного) света. Световой поток представ- ляет собой мощность излучения, оцененную с позиции его воздействия на зрительный аппарат человека.

Единица светового потока — 1 люмен (сокращенно 1 лм), что соот- ветствует потоку зеленого излучения с длиной волны 555 нм мощностью 1/683 Вт. Эффективность источника излучения, показывающая, сколько света вырабатывается на 1 Вт потребляемой энергии, измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) и носит название световой отдачи.

Светоотдача — количество излучаемых люменов на единицу потребляемой мощности (лм/Вт). Этот параметр показывает, сколько энергии, поступающей на лампу, превращается в свет, а сколько — в тепло. Чем выше этот параметр, тем лучше.

Максимальная теоретически возможная световая отдача равна 683 лм/Вт и наблюдаться она может только у источника с длиной волны 555 нм, преобразующего энергию в свет без потерь. Излучатель, содержащий в своем спектре свет с другими длинами волн, всегда будет иметь худшую эффективность. Лучшие из современных ламп имеют световую отдачу, приближающуюся к 200 лм/Вт”

Говоря о реальных излучателях, часто важно бывает знать плотность излучаемой энергии по их площади. Отвечающая за это световая вели- иина носит название светимости и равна световому потоку, излучаемому с 1 м2 поверхности. Измеряется светимость в л м/м2.

Кроме общего количества света, излучаемого источником в простран- ство, необходимо представлять распределение излучения по направле- нням. Например, даже самая обыкновенная лампа накаливания покажет? темной, если смотреть на нее со стороны цоколя, и ослепительно яркой во всех остальных направлениях. Интенсивность излучения традиционно оценивается потоком излучения в исчезающе малом телесном угле, отнесенным к этому углу. Для светового излучения она описывается силой света, единицей измерения которой является 1 кандела (1 кд). Упрощенно можно считать, что сила света показывает, какую долю светового потока отдает источник в рассматриваемом направлении.

Если поместить интересующий нас излучатель в центр окружности, разбитой на 360 секторов, а потом обойти вокруг него и измерить в каж- «цом секторе силу света, то получится очень распространенный в свето- технике график, называемый кривой силы света (КСС). Некоторая сложность в чтении этого графика заключается в том, что он составляется не

в привычной прямоугольной, а в так называемой полярной системе координат. Первой координатой является собственно значение силы света, откладываемое по прямой оси. Вторая координата представляет собой угол поворота этой оси относительно нулевого направления. Таким обра- зом, по графику КСС можно без труда определить силу света источника в любом направлении.

Не менее важным параметром является яркость источника или освещенной им поверхности. Подобно силе света, яркость характеризует количество света, излучаемого или отражаемого в данном направлении, однако не в абсолютном выражении, а в отношении к плошади излучающей (переизлучающей) поверхности. Таким образом, источник площадью 1 м2 и силой света 10 кд будет иметь такую же яркость, как источник площадью 0,5 м2 и силой света 5 кд, несмотря на то, что световые потоки и силы света этих источников будут различны. Тем не менее, их поверхности будут восприниматься человеческим глазом как разные по размеру, но одинаково яркие; в этом и заключается физиологический смысл понятия яркости. Яркость измеряется в канделах на квадратный метр (кд/м2).

И, наконец, последней, но едва ли не самой важной в светотехнике ключевой величиной является освещенность, показывающая, сколько света падает на ту или иную поверхность. Освещенность равна отношению светового потока, упавшего на поверхность, к площади этой поверхности. Единицей измерения освещенности является 1 люкс (лк): 1 лк = 1 лм/м2.

Распространенной ошибкой не знакомых со светотехникой людей является попытка считать освещенность характеристикой излучателя. Нередко можно услышать вопрос: а какую освещенность дает эта лампа? Теперь ответ нам очевиден. Освещенность дает не лампа, а та часть ее светового потока, которая попала на интересующую нас поверхность. А то, сколько света дойдет до поверхности, зависит от расстояния до этой поверхности, ориентации лампы в пространстве, наличия отражающих или поглощающих свет объектов... А значит, вопрос некорректен, и для ответа на него не хватает исходных данных.

Теперь рассмотрим понятия «свет» и «цвет». Выше говорилось, что даже все существующие в природе «белые» излучения имеют множество цветных оттенков. Например, только под описание «теплого» оттенка попадает целый спектр цветов от красноватого до зеленовато-желтого. В случае окрашенного света, широко применяющегося в декоративных световых эффектах, не меньшие трудности возникают с определением понятий «синего», «фиолетового», «зеленого» и других цветов.

«Идеальный» или монохроматический цвет, содержащий лишь одну длину волны, практически невозможно воспроизвести при помощи стандартных электрических ламп, поэтому любое реальное цветное нзлуие-

ние также представляет собой набор излучений из определенного диапазона длин волн.

Таким образом, оттенок белого света либо насыщенность цветного света определяется соотношением монохромных излучений. Здесь уместно дать ответ на часто встречающийся вопрос: «А сколько существует цветов в природе?». Количество цветов, как и количество возможных соотношений монохромных излучений, бесконечно. Однако с практической точки зрения имеет смысл говорить о максимальном количестве различимых глазом цветов. Действительно, изменив всего на 0,1 Вт мощность цветной лампы, формально мы получим уже другой цвет излучения, однако на глаз это будет незаметно. Максимальное количество различимых глазом цветов составляет около 12 миллионов.

Другой распространенный вопрос, ответ на который не так очевиден, звучит так: «А что представляют собой черный и серый цвета?». Строго говоря, таких цветов не существует. Черным цветом мы привыкли называть полное отсутствие цвета как такового. Практически не излучающие и не отражающие свет объекты выглядят черными (яркий пример ——черная бархатная бумага). А в качестве серого мы обычно воспринимаем белый свет недостаточной яркости. Не случайно одним из наименований серого цвета служит «грязно-белый».

Задача цветовоспроизведения^ в том числе при искусственном освещении, заключается в многократном повторении одного и того же цвета. Рассматривать отдельно каждую длину волны практически невозможно, да и огромная таблица мощностей излучений вряд ли позволит с легкостью составить представление о цвете света. Важно уметь оценивать не сами мощности монохромных излучений, а их пропорции при помощи относительно простой и удобной системы измерения.

Такая система измерений была создана в 1931 году. Все оттенки цветов было предложено оценивать двумя условными координатами ——х и у, каждая из которых может меняться от 0 до 1. Таким образом, все существующие в природе цвета (с учетом цветовой чувствительности человеческого глаза) вписались в причудливую геометрическую фигуру, получившую название локуса.

Для искусственного освещения пользуются, в основном, источниками белого света. Координаты белых цветов расположены в центральной части локуса. Классическим белым излучателем является не существующий в природе идеальный тепловой излучатель — абсолютно черное тело. Цветность его излучения напрямую связана с температурой его нагрева. Линия, вдоль которой смещаются координаты цветности абсолютно черного тела, носит название линии белых цветов, В первом приближении абсолютно черное тело можно сравнить с лампой накаливания, цвет излучения которой при нагреве спирали меняется аналогичным образом.

Используя абсолютно черное тело в качестве эталона, удобно создать систему оценки оттенков белого света, содержащую всего лишь один параметр — температуру абсолютно черного тела, при которой его излучение имеет такой же оттенок, как и свет рассматриваемой лампы. Этот параметр получил наименование цветовой температуры.

Цветовая температура ССТ (Correlated Color Temperature)— величина, характеризующая спектральный состав излучения источника света; определяется температурой абсолютно черного тела (т. е. тела, полностью поглощающего падающие на него лучи), при которой его излучение имеет такой же спектральный состав и распределение энергии по спектру, как и излучение данного источника. В системе единиц СИ цветовая температура, как и абсолютная температура, выражается в Кельвинах (К).

Таким образом, цветовая температура исследуемой лампы — это температура абсолютно черного тела, дающего такой же оттенок излучения, что и эта лампа.

Измеряется цветовая температура по шкале Кельвина, один градус в которой равен градусу Цельсия, а начало отсчета находится в точке «абсолютного нуля», соответствующей -273,16 ℃.

Чаще всего цветовая температура никак не связана с реальной температурой лампы. Исключение составляют тепловые излучатели ——лампы накаливания, цветовая температура которых приблизительно равна реальной температуре нагрева спирали.

Чем выше температура абсолютно черного тела, тем меньше доля красных и больше доля синих излучений в его спектре. Эту зависимость можно пронаблюдать, накаливая металлический гвоздь на газовой горелке. По мере усиления нагрева гвоздь приобретает сначала красный, затем желтый и, в результате, голубоватый оттенок. Психологически синий оттенок воспринимается как более холодный, а красный — как более теплый. Этим и объясняется странная, на первый взгляд, зависимость: чем выше цветовая температура лампы, тем ее свет кажется холоднее.

При оценки цветовой температуры ЛЛ чаще всего используют следующие диапазоны:

лампы с ССТ 2880...3200 К имеют желтоватый оттенок («теплый» цвет, «warm»);

лампы с ССТ 3500 К — «нейтральнобелый» цвет;

лампы с ССТ 4100 К — «холодный» («cool») белый цвет;

лампы с ССТ 5500...7000 К имеют голубоватый оттенок («дневной свет», «daylight»).

Научившись определять цветовые оттенки, самое время критически взглянуть на качество освещения. Сам по себе оттенок еще не позволяет

оценить, удачно или неудачно световое решение. Неудачными считаются лишь источники света, цвет которых сильно отличается от белого (например, натриевые лампы). Это связано с тем, что цветной свет вызывает химический дисбаланс в сетчатке глаза и способствует зрительному утомлению.

Однако даже белые лампы с одинаковой цветовой температурой могут создавать совершенно различное зрительное впечатление. Дело в том, что цветовая температура не имеет однозначной связи со спектром лампы. Но именно спектр лампы определяет тот цвет окружающих предметов, который мы получим при освещении. Например, в свете натрие- вой лампы низкого давления, содержащем всего две длины волны желтого цвета, все объекты будут выглядеть желтыми, черными и серыми.

Способность источника света правильно воспроизводить цвета (то есть создавать цветовое впечатление, соответствующее эталонному) носит название цветопередачи.

Возникает вопрос: «А что считать эталонным цветовым впечатлением?». Здесь необходимо задаться сразу двумя эталонами — эталонным источником белого света и эталонными образцами цвета. В качестве эталонного света логично выбрать свет, не зависящий от деятельности человека, то есть встречающийся в природе. В первую очередь, таким источником света является Солнце. Однако цвет солнечного света зависит от многих факторов, например, времени года, суток и географической широты. Например, свет рассветного и закатного солнца выглядит окрашенным в оранжевый цвет; тот же эффект наблюдается при прохождении солнечных лучей через загазованную атмосферу. Поэтому в качестве эталона оказалось удобно принять тот же идеальный источник света, что и для определения цветовой температуры ——абсолютно черное тело.

Как уже упоминалось, черное тело является тепловым источником света, а значит, наилучшую цветопередачу в сравнении с ним будут иметь тепловые лампы. Этим объясняется то, что цветопередача ламп накаливания считается практически идеальной. Но как быть с другими видами естественного света, например, с прохладным светом облачного неба? В сравнении с прямым солнечным светом свет облачного неба имеет весьма невысокую цветопередачу.

Специально для оценки «холодных» источников цвета был узаконен второй эталон белого света, представляющий собой идеализированное облачное небо с цветовой температурой 6500 К ——так называемый эталонный источник типа D65. Таким образом, лампы с цветовой температурой до 4000 К сравниваются по цветопередаче с черным телом, а более «холодные» источники света — с так называемым эталонным источником типа D65.

В качестве эталонных цветных образцов выбрано 8 разбросанных по спектру красок с фиксированными характеристиками. Цветопередача оценивается на основании усреднения разницы в цвете этих образцов, наблюдающемся при освещении эталонным и исследуемым источником света. Численное выражение цветопередачи носит название индекса цве- топередачи 仆

Индекс цветопередачи 兄—CRI (Color Rendering Index) — характеризует, насколько близки к «истинным» будут цвета объектов при рассматривании их в свете лампы. Под «истинными» понимаются цвета при рассматривании с использованием тестового источника.凡 принимает значения от 1 до 100 (1 — наихудшая цветопередача, 100 — наилучшая). Индекс более 80 является хорошим показателем, более 90 — отличным.

Диапазон & от 40 до 100 разбит на группы, которые используют производители в технических каталогах для характеристики цветопередачи своих ламп (табл. В1).

Группа цветопередачи

Индекс цветопередач и Ra

1А

90...100

1В

80...89

2А

70...79

2В

'60 …69

3

40...59

Таблица В 7

Группы цветопередачи

Идеальную (равную 100) цветопередачу могут иметь только источники света, спектр которых подобен спектру эталона. Это условие выполняется только для тепловых ламп, практически аналогичных черному телу. Спектр любой разрядной лампы не совпадет ни с эталоном «теплых» цветов, ни с источником D65. Поэтому 凡 самьгх лучших разрядных ламп никогда не будет равен 100. Максимальное его значение достигает 95...98 единиц.

Разумеется, на основании оценки качества передачи цвета 8 образцов нельзя сделать уверенный вывод о передаче этим же источником других цветов. Некоторые лампы, имеющие Ra = 82…85, тем не менее, имеют заметные «провалы» в спектре и плохо воспроизводят «неэталонные» цвета (например, известные трехполосные ЛЛ). Для более подробного исследования цветопередачи применяются профессиональные оценочные системы, содержащие многие десятки цветных образцов.

ГЛАВА 1

ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕОСОБЕННОСТИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП

1-1. Устройство и принцип работы.

Достоинства и недостатки. Классификация

Люминесцентная лампа (ртутная лампа низкого давления; далее по тексту — ЛЛ) является газоразрядным источником света. Конструктивно она представляет собой стеклянную трубку с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем люминофора (рис. 1.1). В торцы трубки введены вольфрамовые спиральные электроды; для повышения эмиссионной способности на электроды наносится оксидная суспензия, изготовляемая из карбонатов или перекисей щелочноземельных металлов.

Внутри лампы находятся разреженные пары ртути и инертный газ (аргон). Давление ртутных паров в ЛЛ зависит от температуры стенок лампы и составляет при нормальной рабочей температуре 40 °C примерно 0,13...1,3 Н/м2 (IO'…10一3 мм рт ст.). Такое низкое давление обеспечивает интенсивное излучение разряда в ультрафиолетовой области спектра (преимущественно с длиной волны 184,9 и 253,7 нм). Под действием электриче- ского напряжения (поля), приложенного к электродам, в лампе возникает

Рис. 1.1. Строение люминесцентной лампы

газовый разряд. При этом проходящий через пары ртути ток вызывает ультрафиолетовое излучение. На внутреннюю поверхность лампы нанесен слой особого вещества (люминофор). Наиболее распространенным люминофором является галофосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем. Изменяя соотношение активаторов, можно получить люминофоры разных марок и изготавливать лампы разной цветности.

УОтьтрафиолетовое излучение, воздействуя на люминофор, заставляет его светиться, т. е. люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение газового разряда в видимый свет. Стекло, из которого выполнена ЛЛ, препятствует выходу ультрафиолетового излучения из лампы, тем самым предохраняя наши глаза от вредного для них излучения. Исключением являются бактерицидные и ультрафиолетовые лампы; при их изготовлении применяется увиолевое или кварцевое стекло, пропускающее ультрафиолет.

Широкое распространение на сегодня получают ЛЛ с амальгамами In, Cd и других элементов. Более низкое давление паров ртути над амальгамой дает возможность расширить температурный диапазон оптимальных световых отдач до 60 ℃ вместо 18…25 ℃ для чистой ртути.

При повышении температуры окружающей среды сверх допустимой нормы (25 ℃ для чистой ртути и 60 °C для амальгам) возрастают температура стенок и давление паров ртути, а световой поток снижается. Еще более заметное уменьшение светового потока наблюдается при понижении температуры, а, значит, и давления паров ртути. При этом резко ухудшается и зажигание ламп, что делает невозможным их использование при температурах ниже -10 ℃ без утепляющих приспособлений. В связи с этим представляют интерес безртутные ЛЛ с разрядом низкого давления в инертных газах. В этом случае люминофор возбуждается излучением с длиной волны от 58,4 до 147 нм. Поскольку давление газа в безртутных ЛЛ практически не зависит от окружающей температуры, неизменными остаются и их световые характеристики.

На сегодняшний день проблема работы ЛЛ при низких температурах решена использованием ЛЛ нового поколения, так называемых ламп Т5 (с диаметром трубки 16 мм), компактных люминесцентных ламп и применением для питания ЛЛ высокочастотных электронньгх пускорегулирующих аппаратов (ПРА).

Световая отдача ЛЛ повышается при увеличении размеров (длины) за счет снижения доли анодно-катодных потерь в общем световом потоке. Поэтому рациональнее использовать одну лампу на 36 Вт, чем две по 18 Вт. Срок службы ЛЛ ограничен дезактивацией и распылением (истощением) катодов. Отрицательно сказываются на сроке службы также колебания напряжения питающей сети и частые включения и выключения ламп. При использовании ЭПРА эти факторы сведены к минимуму.

Широкое использование ЛЛ связано с тем, что они имеют ряд значительных преимуществ перед классическими лампами накаливания.

Высокая эффективность:

КПД — 20...25%. (у ламп накаливания около 7%);

светоотдача (т. е. количество излучаемых люменов на единицу потребляемой мощности) 70... 105 лм/Вт (у ламп накаливания 7...12 лм/Вт).

Длительный срок службы ——15000...20000 ч (у ламп накаливания — 1000 ч и сильно зависит от напряжения питания).

Имеют ЛЛ и некоторые недостатки.

Как правило, все разрядные лампы для нормальной работы требуют включения в сеть совместно с балластом. Балласт, он же пускорегу- пирующий аппарат (ПРА), — электротехническое устройство, обеспечивающее режимы зажигания (но не всегда само зажигание) и нормальной работы ЛЛ.

Зависимость устойчивой работы и зажигания лампы от температуры окружающей среды (допустимый диапазон 5...55 ℃, оптимальной считается 20 ℃). Хотя этот диапазон постоянно расширяется с появлением ламп нового поколения и использованием электронных балластов (ЭПРА).

Остановимся несколько подробнее на достоинствах и недостатках ЛЛ.

Известно, что оптическое излучение (ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное) оказывает на человека (его эндокринную, вегетативную, нервную системы и весь организм в целом) значительное физиологиче- ское и психологическое воздействие, в основном благотворное. Дневно访 свет — самый полезный. Он влияет на многий жизненные процессы, обмен веществ в организме, физическое развитие и здоровье. Но актив- ная деятельность человека продолжается и тогда, когда солнце скрь【ва- ется за горизонтом. На смену дневному свету приходит искусственное освещение. Долгие годы для искусственного освещения жилья использо- вались (и используются) только лампы накаливания — тепловой источник света, спектр которого отличается от дневного преобладанием желтого и красного излучения и полным отсутствием ультрафиолета. Кроме того, лампы накаливания, как уже упоминалось, неэффективны, их коэффициент полезного действия 6...8%, а срок службы очень мал — не более 1000 ч. Высокий технический уровень освещения с этими лампами невозможен. Вот почему вполне закономерным оказалось появление ЛЛ — разрядного источника света, имеющего в 5...10 раз большую световую отдачу, чем лампы накаливания, и в 8...15 раз больший срок службы. Преодолев различные технические трудности, ученые и инженеры соз-

дали специальные ЛЛ для жилья — компактные, практически полностью копирующие привычный внешний вид и размеры ламп накаливания и сочетающие при этом ее достоинства (компактность, комфортную цветопередачу, простоту обслуживания) с экономичностью стандартных ЛЛ.

На рис. 1.2 представлено сравнение компактной ЛЛ с лампой накаливания. Как видно из термографического рисунка, ламйа накаливания (слева) 92...94% электроэнергии преобразует в тепло и лишь 6…8% — в свет, тогда как компактная люминесцентная лампа (справа), давая такой же световой поток, расходует на 80% меньше электроэнергии.

Рис. 1.2. Сравнение компактной люминесцентной лампы с лампой накаливания

В силу своих физических особенностей ЛЛ имеют еще одно очень важное преимущество перед лампами накаливания: возможность создавать свет различного спектрального состава — теплый, естественный, белый, дневной, что может существенно обогатить цветовую палитру домашней обстановки. Не случайно существуют специальные рекомендации по выбору типа ЛЛ (цветности света) для различных областей применения (они будут приведены ниже). Наличие контролируемого ультрафиолета в специальных осветительно-облучательных ЛЛ позволяет решить проблему профилактики «светового голодания» для городских жителей, проводящих до 80% времени в закрытых помещениях. Так, выпускаемые фирмой OSRAM ЛЛ типа BIOLUX, спектр излучения которых приближен к солнечному и насыщен строго дозированным ближним ультрафиолетом, успешно используются одновременно и для освещения, и для облучения жилых, административных, школьных помещений, особенно при недостаточности естественного света.

Выпускаются также специальные загарные ЛЛ типа CLEO (фирмы PHILIPS), предназначенные для принятия «солнечных» ванн в помещении и для других косметических целей. При использовании этих ламп следует помнить, что для обеспечения безопасности необходимо строго соблюдать инструкции изготовителя облучательного оборудования.

Таким образом, ЛЛ, обеспечивающие достаточно много света в квартире, сохраняют тем самым, зрение, снижают утомляемость, повышают работоспособность и поднимают настроение; кроме того, спектральный состав их излучения легко варьируется по цвету. Все это делает такие лампы исключительно привлекательными для потребителя.

А теперь остановим внимание на недостатках люминесцентного освещенияу к которым многие причисляют его пресловутую «вредность для здоровья». Природа газового разряда такова, что, как уже было сказано выше, любые ЛЛ имеют в спектре небольшую долю ближнего ультрафиолета. Известно, что при передозировке даже естественного солнечного света могут возникнуть неприятные явления; в частности, избыточное ультрафиолетовое облучение может привести к заболеваниям кожи, повреждению глаз. Однако, сравнив воздействие на человека в течение жизни естественного солнечного и искусственного люминесцентного излучения, мы поймем, сколь необоснованно предположение о вреде излучения ЛЛ. Было доказано, что работа в течение года (240 рабочих дней по 8 часов в день) при искусственном освещении ЛЛ холодно-белого света с очень высоким уровнем освещенности в 1000 лк (это в 5 раз превышает оптимальный уровень освещенности в жилье) соответствует пребыванию на открытом воздухе в г. Давос (Швейцария) в течение 12 дней летом по одному часу в день в полдень.

Следует заметить, что реальные условия в жилых помещениях бывают в десятки раз более щадящими, чем в приведенном примере. Следовательно, о вреде обычного люминесцентного освещения говорить не приходится. К аналогичным выводам пришли медики, гигиенисты и светотехники, принявшие участие в проводившейся в Мюнхене развернутой научной дискуссии на тему «Влияние освещения ЛЛ на здоровье человека». Все участники дискуссии были единодушны: строгое соблюдение правил грамотного устройства освещения, которые включают ограничение прямой и отраженной блескости, ограничение пульсации светового потока, обеспечение благоприятного распределения яркости и правильной цветопередачи полностью устранит существующие еще жалобы на люминесцентное освещение.

В приведенном выше перечне важное место занимает вопрос ограничения пульсации светового потока. Дело в том, что традиционные линейные трубчатые ЛЛ, подключенные к сети с помощью электромагнитного пускорегулирующего аппарата (чаще всего применяемого в светильниках), создают свет не постоянный во времени, а «микропульсирующий», т. е. при имеющейся в сети частоте переменного тока 50 Гц пульсация светового потока лампы происходит 100 раз в секунду. И хотя эта частота выше критической для глаза и, следовательно, мелькание яркости

освещаемых объектов глазом не улавливается, пульсация освещения при длительном воздействии может отрицательно влиять на человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение работоспособности, особенно при выполнении напряженных зрительных работ: чтении, работе за компьютером, рукоделии и т. д. Вот почему появившиеся достаточно давно светильники с электромагнитным низкочастотным ПРА рекомендуется использовать в так называемых «нерабочих» зонах (подсобных помещениях, подвалах, гаражах, лестничных площадках и т. д.). В светильниках с электронным высокочастотным ПРА указанная особенность работы ЛЛ полностью устранена, но даже такие светильники с линейными ЛЛ достаточно громоздки и для местного (рабочего) освещения не всегда удобны. Поэтому для традиционного освещения жилья люстрами, настенными, напольными, настольными светильниками целесообразно применять упомянутые выше компактные люминесцентные лампы.

И, наконец, последнее небольшое замечание, связанное с эксплуатацией светильников с ЛЛ. В лампу для ее работы вводится капля ртути—— 30…40 мг (в компактных люминесцентных лампах — 2...3 мг, а в некоторых типах амальгамных компактных люминесцентных ламп ртути в чистом виде практически нет 一 она находится в связанном состоянии). Если вас это пугает, вспомните, что в термометре, имеющемся в каждой семье, содержится 2 г (т. е. в 100 раз больше, чем в ЛЛ) этого жидкого металла. Разумеется, если лампа разобьется, поступить следует так же, как мы поступаем, когда разбиваем термометр, — тщательно собрать н удалить ртуть, однако содержание в лампе столь ничтожного количества ртути не представляется поводом для серьезного беспокойства.

В заключение хочется еще раз подчеркнуть, что ЛЛ в жилье — это не только более экономичный, чем лампа накаливания, источник света. Грамотное освещение люминесцентными лампами имеет множество преимуществ перед традиционным: экономичность, обилие и красочность света, равномерность распределения светового потока, особенно в случаях высвечивания протяженных объектов линейными лампами, меньшая яркость ламп и значительно меньшее выделение тепла.

На сегодняшний день наиболее качественную продукцию и широкий ассортимент на нашем рынке (рис. 1.3) представляют не отечественные производители, а мировые светотехнические брэнды:

германская фирма OSRAM [http://www.osram.com];

голландская PHILIPS [http://www.lighting.philips.comj;

американская GE Lighting (General Electric) [http://www.gelighting.com].

Они предлагают широчайший выбор высококачественных ЛЛ на любой вкус и цвет.

Рис. 7.3. Внешний вид ЛЛ различных типов

Свои люминесцентные лампы производители разделяют на две большие категории:

люминесцентные лампы — ЛЛ (FL — Fluorescent Lamps);

компактные люминесцентные лампы ——КЛЛ (CFL — Compact Fluorescent Lamps).

По своему спектральному составу излучения все люминесцентные лампы можно условно разделить на три группы:

стандартные;

с улучшенной пветопередачей;

специальные.

Помимо цветовой температуры, спектра излучения и цветопередачи люминесцентные лампы различаются:

по электрической мощности:

слабомощные ——до 18 Вт;

средней мощности — 18...58 Вт;

мощные — свыше 58 Вт;!

по диаметру трубки:

Т2 — 7 мм; Т8 — 26 мм;

Т5 — 16 мм; Т12 — 38 мм;

по форме и длине трубки:

прямые (линейные) (рис. 1.4);

U-образные (рис. 1.5);

кольцевые (рис. 1.6);

по светораспределению:

с ненаправленным светоизлучением;

с направленным светоизлучением (рефлекторные, щелевые, панельные и др.).

Рис, 1.4. Внешний вид прямых люминесцентных ламп

Рис. 1.5. Внешний вид U-образных люминесцентных ламп

Рис. 1.6. Внешний вид кольцевых люминесцентных ламп

Основными характеристиками н параметрами люминесцентных ламп, которые указывают фирмы-производители в своих технических каталогах и которые необходимы потребителю для правильного выбора той или иной лампы, являются:

мощность лампы (Вт);

световой поток (лм);

светоотдача (лм/Вт);

цветовая температура или ССТ — Correlated Color Temperature (К);

индекс цветопередачи, Ra или CRI — Color Rendering Index;

габаритные размеры и исполнение.

・2・ Стандартные люминесцентные лампы

В лампах этой серии используется широкополосный дешевый люминофор ——галофосфат кальция и магния, активированный сурьмой и марганцем (ГФК). Недостаток этих ламп — низкий индекс цветопередачи Ra = 50...70, что приводит к искаженной цветопередаче освещаемых предметов. Достоинство ——дешевизна (в 2...4 раза дешевле ламп с высокой цветопередачей). Именно этими ЛЛ известны отечественные производители:

ОАО «СВЕТ» (Смоленский электроламповый завод), www.smolensk. ru/user/svet;

ОАО «ЛИСМА», г. Саранск, www.lisma-lighting.ru.

Лампы этого типа рекомендуется использовать там, где не требуется точное определение цветовых оттенков: для освещения подвалов, гаражей, складских помещений, наружного освещения и т. п.

Большинство потребителей не знают этой особенности，стандартных ЛЛ, а продавцы, в большинстве случаев, по своей полной некомпетентности в данном вопросе, ничего сказать о ЛЛ, кроме их стоимости, не могут. Поэтому нередки случаи, когда потребитель, узнав о экономичности использования ЛЛ, решил заменить у себя лампы накаливания и приобрел ЛЛ с низким индексом цветопередачи и цветовой температурой 6000 К голубоватого оттенка (у ламп накаливания индекс цветопередачи 凡=95 и цветовая температура 2700 К — теплый цвет), замечает, что в свете такой ЛЛ привычные окружающие предметы поменяли свой цветовой оттенок. В результате этого возникает дискомфорт и появляется раздражение от неудачного эксперимента.

Это в полной мере касается и компактных ЛЛ (КЛЛ) китайско-польско- турецкого производства с ненормированным индексом цветопередачи.

зарубежных ЛЛ показан назарубежных ЛЛ показан наПример маркировки стандартных рис. 1.7.

зарубежных ЛЛ показан на

зарубежных ЛЛ показан на

L18 W/20L18 W/20Мощность в ВаттахМощность в ВаттахКодиндекс цветопередачи + цветовая температураКодиндекс цветопередачи + цветовая температураTLD 36 W/54TLD 36 W/54

L18 W/20

L18 W/20

Мощность в Ваттах

Мощность в Ваттах

Код

индекс цветопередачи + цветовая температура

Код

индекс цветопередачи + цветовая температура

TLD 36 W/54

TLD 36 W/54

Рис. 1.7. Маркировка стандартных зарубежных люминесцентных ламп

Маркировка отечественных ЛЛ обычно состоит из 2...3 букв и цифр.

Первая буква Л означает люминесцентная. Следующие буквы означают цвет излучения:

Д — дневной;

ХБ — холодно-белый;

Б — белый;

ТБ — тепло-белый;

Е ——естественнобелый;

К, Ж, 3, Г, С — соответственно: красный, желтый, зеленый, голубой, синий;

УФ — ультрафиолетовый.

V ламп с улучшенным качеством цветопередачи после букв, обозначающих цвет, стоит буква Ц, а при цветопередаче особо высокого качества —буквы ЦЦ.

В конце ставят буквы, характеризующие конструктивные особенности:

Р — рефлекторная;

У или U — U-образная;

К — кольцевая;

А — амальгамная;

Б — быстрого пуска.

Цифры обозначают мощность в ваттах.

Например, ЛБ 40 — люминесцентная лампа белого цвета излучения мощностью 40 Вт; ЛДЦ 40-2 — люминесцентная лампа дневного цвета излучения, улучшенной цветопередачи мощностью 40 Вт, двойка после мощности показывает, что лампа ——модернизированная, у нее уменьшен диаметр колбы с 38 мм до 32 мм при сохранении световых характеристик.

Расшифровка и соответствие кодов цветности различных фирм приведены в табл. 1.1.

Расшифровка и соответствие кодов цветности различных фирм Таблица 1.1

Характеристику

Стандартные

Дневной

Холодный (универе.) белый

Белый (нейтральный)

Теплобелый

Цветовая температура, К

6500

4500...4000

4000

3500

3000

Индекс цветопередачи %

75

75

62

56

50

Пятизначный код цветности OSRAM

10-765

25-740

20-640

23-535

30-530

Двузначный код цветности OSRAM

10

25

20

23

30

Двузначный код цветности General Electric

54

25

33

35

29

Двузначный код цветности PHILIPS

54

25

33

—

29

Код цветности

OSRAM/SYLVANIA

154

125

133

—

129

Отечественный код

лд

ЛХБ

ЛБ

ЛТБ

В номенклатуре выпускаемой продукции всех ведущих производителей достаточно широко представлены ЛЛ со стандартной (Яа = 50...70) цветопередачей. Так, фирма OSRAM в ассортименте выпускаемой продукции имеет стандартные линейные ЛЛ с диаметром трубки 26 мм (тип Т8) мощностью 18,36 и 58 Вт (длиной от 590 до 1500 мм в зависимости от мощности), с диаметром трубки 16 мм (тип Т5) мощностью 4,6,8 и 13 Вт (длиной от 136 до 517 мм в зависимости от мощности), кольцевые ЛЛ с диаметром трубки 29…30 мм мощностью 22, 32 и 40 Вт, U-образные ЛЛ с диаметром трубки 26 мм мощностью 18, 36 и 58 Вт.

Аналогичные лампы имеются в ассортименте производимой продукции и фирмы PHILIPS. Стандартные ЛЛ с диаметром трубки 38 мм (тип Т12) производятся мощностью 20, 40 и 65 Вт (длиной от 590 до 1500 мм в зависимости от мощности), диаметром трубки 16 мм (тип Т5) мощностью 4, 6, 8, 13 Вт (длиной от 150 до 530 мм в зависимости от мощности), диаметром трубки 26 мм (тип Т8) мощностью 14,15,16,18, 23,36,38, 58 и 70 Вт (длиной от 370 до 1770 мм в зависимости от мощности), кольцевые ЛЛ мощностью 22, 32, 40 и 60 Вт.

Технические характеристики отечественных люминесцентных ламп

со стандартной цветностью представлены в табл. 1.2.

Технические характеристики отечественных люминесцентных лампТаблица 7.2

Тип лампы

Мощность, Вт

Напряжение, В

Световой поток, лм

Длина L, не более, мм

Диаметр D, мм

Тип цоколя

ЛБ20

20

60

1060

604

38

G13d

ЛД20

20

57

880

604

38

G13d

ЛБ40

40

103

2800

1214

38

G13d

ЛД40

40

103

2300

1214

38

G13d

ЛБ65

65

110

4600

1514

38

G13d

ЛД65

65

110

3750

1514

38

G13d

ЛБ80

80

99

5200

1514

38

G13d

ЛД80

80

99

4250

1514

38

G13d

ЛБ 20-2

20

65

1060

604

32

G13d

ЛД20-2

20

65

880

604

32

G13d

ЛБ40-2

40

110

2800

1214

32

G13d

ЛД 40-2

40

110

2300

1214

32

G13d

ЛБ65-2

65

116

4600

1514

32

G13d

ЛД65-2

65

116

3750

1514

32

G13d

ЛБ80-2

80

105

5200

1514

32

G13d

ЛД80-2

80

105

4250

1514

32

Gl3d

ЛБ18

18

57

1060

604

26

G13d

ЛД18

18

57

8В0

604

26

G13d

ЛБЗО

30

96

2020

909

26

G13d

ЛД 30

30

96

1650

909

26

G13d

ЛБ36

36

103

2800

1214

26

G13d

ЛД36

36

103

2300

1214

26

G13d

ЛБУ 22

22

66

1100

285

26

G13d

ЛБ4

4

29

120

146

16

S15S/12

ЛБ6

6

42

250

222

16

S15S/12

ЛБ8

8

56

385

298

16

S15S/12

ЛБС 863

8

61

300

146

16

G5d

ЛБ13

13

95

780

527

16

S15s/12

ЛБ15

15

55

835

444,5

28

G13d

ЛД15

15

55

835

444,5

28

G13d

Люминесцентные лампыс улучшенной цветопередачей

Эти лампы с редкоземельными люминофорами (РЗЛ) имеют узкополосные спектры с максимумами излучения в областях максимальной чувствительности человеческого глаза (450, 540 и 610 нм). Применение высокоэффективных трех- и пятиполосных редкоземельных люминофоров привело к значительному повышению индекса цветопередачи до Еа = 8Z..97. При этом световой поток у ламп улучшенной цветопередачи с трехполосным люминофором & = 80...89 примерно на 30% выше, чем у стандартных люминесцентных ламп, а у пятиполосных — примерно на 9% ниже. За высокую цветопередачу пятиполосным ЛЛ пришлось пожертвовать светоотдачей.

Лампы с трехполосным люминофором (LUMILUX Т8) обладают следующими преимуществами:

большой срок службы ——около 20 тысяч часов (с ЭПРА с предварительным подогревом катодов);

малый спад светового потока за время работы (не более 15% после 18 тысяч часов);

высокая экологичность, сниженные расходы на утилизацию (содержат менее 5 мг ртути);

хорошая цветопередача (凡 > 80);

широкий диапазон цветностей.

В табл. 1.3 представлена сравнительная характеристика светоотдачи ламп разных типов.

Как мы видим, по соотношению «цена/качество» лампы с трехполосным люминофором (восьмисотой серии, код цветности ——8хх) являются лидерами. Имея самую высокую светоотдачу — 90 лм/Вт, хорошую цветопередачу и умеренную цену, они являются компромиссом между дешевыми стандартными и дорогими (но с высоким индексом цветопередачи) пятиполосными ЛЛ девятисотой серии (код цветности ——9хх).

Наиболее полная передача цветовой палитры окружающей обстановки создает более комфортные условия для восприятия. Лампы улучшенной цветопередачи применяются не только там, где при помощи общего освещения нужно наиболее четко передать цвета и оттенки окружающих предметов, но и для освещения жилых помещений и рабочих мест.

Как уже отмечалось, отечественные лампы с улучшенной цветопередачей имеют в своей маркировке буквы Ц или ЦЦ. Например, ЛЕЦ 40-2, ЛТБЦЦ 20.

Расшифровка международного трехзначного кода цветности (индекс цветопередачи плюс цветовая температура), применяющийся в маркировке ламп с улучшенной цветопередачей, приведена в табл. 1.4.

Характеристика

Стандартные л юм ин е сцентные лампы (Аа = 70)

Люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей (Яа = 80...89), трехполосным люминофором, цветность — 840

Люминесцентные лампы с улучшенной цветопередачей (Яа = 90...97), пятиполосным люминофором, цветность — 940

Мощность лампы, Вт

18

36

58

18

36

58

18

36

58

Световой поток, лм

1100

2600

4100

1350

3350

5200

1000

2350

3750

Светоотдача, лм/Вт

61

72

71

75

93

90

55,6

65,3

64,6

Изменение эффективности по сравнению со стандартными 力几%

—

—

—

+23

+30

+27

-9

-9

-9

Таблица 1.3

Сравнительная характеристика светоотдачи ЛЛ с цветовой температурой 4000 КСравнительная характеристика светоотдачи ЛЛ с цветовой температурой 4000 КL 18 W/930 OSRAML 18 W/930 OSRAMЦветопередачаЦветопередачаЦветовая температураЦветовая температураTLD 36 W / 840 philipsTLD 36 W / 840 philips

Сравнительная характеристика светоотдачи ЛЛ с цветовой температурой 4000 К

Сравнительная характеристика светоотдачи ЛЛ с цветовой температурой 4000 К

L 18 W/930 OSRAM

L 18 W/930 OSRAM

Цветопередача

Цветопередача

Цветовая температура

Цветовая температура

TLD 36 W / 840 philips

TLD 36 W / 840 philips

Рис. 1.8. Пример маркировки зарубежных люминесцен тных лампс улучшенной цветопередачей

Расшифровка международного трехзначного кода.Таблица 1.4

применяющегося в маркировке ламп с улучшенной цветопередачей

Люминофор

Код

Индекс цветопередачи, &

П)уппа цветопередачи

Цветовая темпера- тура,К

Цветовой оттенок света

Трехполосный

827

80...89

1В

2700

Очень теплый (эквивалент лампы накаливания)

830

3000

Теплый

835

3500

Нейтрально- (универсально-) белый

840

4000

Холодно-белый

860

6000

Дневной (светло-голубой оттенок)

Пятиполосный

930

90...100

1А

3000

Теплый

940

4000

Холодно-белый

950

5000

Дневной

965

6500

Дневной (цвет ясного неба)

Рекомендации от фирмы OSRAM по применению ламп с улучшенной цветопередачей приведены в табл. 1.5.

Рекомендации по применениюЛЛ OSRAMТаблица 1.5

Характеристика цветности лампы

ш暗

Цветовая температура, код цветности

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Офисы и административные здания

Офисы, коридоры

+

+

+

+

Конференц-залы

+

+

Продолжение табл 7.5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Промышленность, торговля и коммерция

Электротехническая промышленность

+

+

Текстильная промышленность

+

+

+

+

+

+

Деревообрабатывающая промышленность

+

+

+

+

+

Графическая промышленность, лаборатории (дизайн-бюро, изостудии)

+

+

+

+

+

+

Цветовое сравнение (сравнение красок)

+

+

+

Складские помещения, хранилища

十

Школы и лекционные залы

Аудитории, классы, детские сады

+

+

+

+

Библиотеки, читальные залы

+

+

+

+

Общественные учреждения

Рестораны, гостиницы

+

+

Театры, концертные залы, вестибюли

+

Выставочные залы

Выставочные залы и торговые выставки

+

+

Спортивные залы и универсальные залы

+

Художественные галереи, музеи

+

+

+

+

+

+

Торговые помещения

Продукты питания

+

+

+

+

Хлебобулочные изделия

+

Холодильные прилавки и шкафы

+

+

+

+

Сыр, фрукты, овощи

+

Рыба

+

Мясо, колбасные изделия

+

Текстильные, кожаные товары

+

+

+

+

+

+

+

+

Мебель, ковры

+

+

+

Спортивные товары, игрушки, канцтовары

+

+

+

+

+

Фото, часы, ювелирные изделия

+

+

+

+

+

Косметика, парикмахерские

+

+

Продолжение табл 1.5

Цветы

+

+

+

+

+

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Универмаги, супермаркеты

+

+

+

+

+

+

+

Больницы и приемные кабинеты

Диагностические и лечебные кабинеты

+

+

+

Больничные палаты, приемные

+

+

+

Жилище

Жилые комнаты

+

+

Кухни, ванные, мастерские, подвалы

+

+

+

+

Внешнее освещение

Улицы, дороги, пешеходные зоны

-

+

Растения, аквариумы

Выращивание растений, теплицы

+

Аквариумы

+

Фирма OSRAM выпускает несколько серий люминесцентных ламп с улучшенной цветопередачей (группа цветопередачи 1В) с трехполосным люминофором. Так, лампы с диаметром трубки 26 мм (тип Т8) серии LUMILUX® и кодами цветности 860,840, 835,830 и 827 изготавливаются мощностью от 10 до 58 Вт. Кольцевые ЛЛ серии LUMILUX® с кодами цветности 840 и 827 и диаметром трубки 26 мм изготавливаются мощностью 22, 32 и 40 Вт.

Есть еще несколько серий ЛЛ OSRAM с улучшенной цветопередачей с трехполосным люминофором: например, серия FM ——миниатюрные ЛЛ с диаметром трубки 7 мм (тип Т2) мощностью 6,8,11,13 Вт,

Трубка диаметром 16 мм (тип Т5) используется при изготовлении нескольких серий ЛЛ. Это серия FH (Fluorescent High Efficiency), ЛЛ с повышенной светоотдачей ——97... 104 лм/Вт, мощностью 14,21,28 и 35 Вт; серия FQ (Fluorescent QUINTRON®), ЛЛ с повышенным световым потоком мощностью 24,39,49,54 и 80 Вт; кольцевые ЛЛ серии FC — мощностью 22,40 и 55 Вт. И маломощные ЛЛ с мощностью 4,6, 8,13 Вт.

Лампы OSRAM с улучшенной цветопередачей (группа цветопередачи 1А, коды цветности 930, 940, 950) относятся к серии LUMILUX® DELUXE. Это лампы с пятиполосным люминофором. С диаметром трубки 16 мм (тип Т5) имеются лампы мощностью 6, 8 и 13 Вт; с диаметром трубки 26 мм — мощностью от 15 до 58 Вт.

OSRAM изготавливает также ЛЛ со специальными спектральными характеристиками (код цветности 965 — серия BIOLUX, код цветности 76 — серия NATURA DE LUXE, код цветности 77 — серия FLUORA). Характеристики ЛЛ со специальными спектральными характеристиками приведены в табл. 1.6.

ЛЛ со специальными спектральными характеристикамиТаблица 1.6

Тип лампы

Мощность лампы, Вт

Световой поток, лм, для ламп с цветностью

965, BIOLUX

76, NATURA DE LUXE

77, FLUORA

Линейная люминесцентная лампа, диаметр трубки — 26 мм

L15W/…

15

650

500

400

L18W/...

18

1100

750

550

L30W/...

30

1600

1300

1000

L36W/...

36

2300

1800

1400

L36W/...-1

36

-

1600

—

L58W/...

58

3700

2850

2250

Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM приведены в табл. i.7. Для подключения ламп к электрической цепи применяются стандартные цоколи: цоколь G5 по DIN 49572, цоколь G13 по DIN 49653, цоколь W4,3 по DIN IEC 60061-1.

Габаритные размеры линейных люминесцентных ла мп OSRAM Таблица 7.7

Мощность лампы, Вт (тип лампы)

Длина L, мм

Длина L2, mm

Длина Ц, мм

Диаметр D, мм

Рис.

Тип цоколя

6(FM)

219,3 _2,o

—

—

6,6 +。，3

1

W4,3x8,5

8(FM)

32O,9_2,o

—

—

6,6 +。，3

1

W4,3x8,5

11 (FM)

422,5 々о

—

—

6,6 +。，3

1

W4,3x8,5

13 (FM)

524,1 _20

—

—

6,6 23

1

W4,3x8,5

4

135,7

141,7 +i,2

150,0

15,5+Q5

2

G5

6

211,9

217,9+12

226,2

15,5+0-5

2

G5

В

288,1

294,1 +12

302,4

15,5+°，5

2

G5

13

516,9

522,8+1?

531,1

15,5+。，5

2

G5

14(FH)

549,0

554,9+i,2

563,2

16,0

2

G5

21(FH)

849,0

854,9+12

863,2

16,0

2

G5

24 (FQ)

549,0

554,9 *12

563,2

16,0

2

G5

28 (FH)

1149,0

1154,9+1-2

1163,2

16,0

2

G5

2 Зак. 255

Продолжение табл 1.7

Мощность лампы, Вт (тип лампы)

Длина L〔，мм

Длина L2i мм

Длина L3, мм

Диаметр D, мм

Рис.

Тип цоколя

35(FH)

1449,0

1454,9i2

1463,2

16,0

2

G5

39 (FQ)

849,0

854,9乜2

863,2

16,0

2

G5

54 (FQ)

1149,0

1154,9*L2

1163,2

16,0

2

G5

80 (FQ)

1449,0

1454,9+1?

1463,2

16,0

2

G5

15

437,4

443,3+,-2

451,6

25Q+13

2

G13

16

720,0

725,9+12

734,2

25,0+1・5

2

G13

18

589,В

595,7+,-2

604,0

25Q+L5

2

G13

30

894,6

900,5+,-2

908,8

25,0也5

2

G13

36

1199,4

1205,372

1213,6

25,0 +〔，5

2

G13

36-1

970,0

975,9+,-2

984,2

25,0+i・5

2

G13

38

1047,0

1052,8+露2

1061,2

25,0 *，5

2

G13

58

1500,0

1505,9+i2

1514,2

25,0 75

2

G13

20

589,8

595.7+1-2

604,0

37風

2

G13

40

1199,4

1205,3+1-2

1213,6

37,0*

2

G13

40 К

589,8

595,7 72

604,0

37,0党

2

G13

65

1500,0

1505,9+1-2

1514,2

37,0*

2

G13

80

1500,0

1505,9+12

1514,2

37中

2

G13

100

1763,8

1769,7乜2

1778,0

37,0党

2

G13

Габаритные размеры линейных люминесцентных ламп OSRAM серии X для бесстартерных схем с диаметром трубки 38 мм приведены в табл. 1.8. Цоколь Fa6 по DIN 49657.

Габаритные размеры линейных ЛЛ серии X

Мощность лампы, Вт

ДлинаЦ, мм

Длина L2, мм

Длина Ц, мм

Диаметр D, мм

Тип цоколя

20

574,0

590,8+12

611,0

37,0+2。

Fa6

40

1183,5

1200,3+1-2

1220,5

37,0 +2,о

Fa6

65

1484,0

1500,9+12

1521,1

37,О+2,о

Fa6

Таблица 7.8

Габаритные размеры кольцевых люминесцентных ламп OSRAM приведены в табл. 1.9. Цоколь ——2GX13 и GlOq по DIN 49663.

Мощность лампы, Вт (тип)

Диаметр d” мм

Диаметр d?, мм

Диаметр d3T мм

Диаметр d, мм

Рис.

Тип цоколя

22 (FC)

—

192+5

225+5

16

1

2GX13

40 (FC)

—

266+6

299 +6

16

1

2GX13

55 (FC)

—

266 +6

299*6

16

1

2GX13

22

157,2

155,6

215,9

28 +2

2

G10q

32

245,3

246,1

307,2

30+1

2

G10q

40

346,9

347,7

408,8

30+1

2

G10q

60

346,9

347,7

408,8

30+1

2

G10q

Габаритные размеры кольцевых ЛЛ OSRAM

Таблица 1.9

Габаритные размеры U-образных люминесцентных ламп OSRAM приведены в табл. 1.10. Цоколь 2G13 по DIN 49653 Т 2.

Мощность лампы, Вт (тип лампы)

Длина L, мм

Размер а, мм

Диаметр d, мм

Тип цоколя

18

304 —〔о

92+2

26 T

2G13

36

601

92+г

26т

2G13

36/.. UK

566 w

92+2

26 T

2G13

58

759_1()

92+2

26 T

2G13

58/.. UK

566 70

92+2

26」

2G13

Габаритные размеры U-образных ЛЛ OSRAM

Таблица 7.10

Фирма PHILIPS производит несколько серий люминесцентных ламп с улучшенной цветопередачей. Это миниатюрные лампы с диаметром трубки 16 мм (тип Т5) — серия TL Super /80 и /90 de Luxe colours Miniature. В данной серии выпускаются лампы мощностью 8 и 13 Вт с кодом цветности 827, 830, 840 и 965. Длина ламп — 300 и 530 мм. Цоколь G5.

Следующая серия ЛЛ PHILIPS с улучшенной цветопередачей ——это серия ламп с диаметром трубки 26 мм (тип Т8) TL-D Super /80 colours New Generation. В этой серии выпускаются лампы мощностью от 15 до 70 Вт с кодом цветности 827, 830, 840, 865. Длина ламп от 450 до 1775 мм в зависимости от мощности. Цоколь G13.

В этой же серии ЛЛ PHILIPS с улучшенной цветопередачей применяются трубки диаметром 28 мм. Серия состоит из ламп мощностью 16, 32 и 50 Вт. Коды цветности ламп — 830, 840 и 850. Длина ламп от 600 до 1510 мм в зависимости от мощности. Цоколь G13.

Серия ЛЛ PHILIPS TL-D /90 de Luxe colours — серия ламп с улучшенной цветопередачей (Яа = 90...100), выполненных на основе трубки диаметром 28 мм. В серии лампы мощностью от 15 до 58 Вт с кодами цветности 930, 940, 950 и 965. Длина ламп от 450 до 1510 мм в зависимости от мощности. Цоколь G13.

На трубке диаметром 16 мм (тип Т5) выполнена серия высокоэффективных ламп TL5 НЕ (High Efficiency Lamps). Серия включает лампы мощностью от 14 до 35 Вт, коды цветности 827, 830, 835, 840 и 865. Длина ламп от 560 до 1460 мм в зависимости от мощности. Цоколь G5.

Серия ламп с повышенным световым потоком TL5 НО (High Output Lamps) также выполнена на основе трубок диаметром 16 мм. Эта серия состоит из ламп мощностью от 24 до 80 Вт с кодами цветности 827, 830, 835, 840 и 865. Длина ламп от 560 до 1460 мм в зависимости от мощности. Цоколь G5.

В ассортименте ЛЛ PHILIPS имеется серия кольцевых ламп с улучшенной цветопередачей, выполненная на основе трубки диаметром 16 мм. Это серия TL5-C (Circular Lamps). Серия состоит из ламп мощностью 22,40,55, 60 Вт с кодами цветности 827, 830 и 840. Максимальный диаметр ламп от 230 до 380 MM в зависимости от мощности. Цоколь 2GX13.

Соответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM, GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачей приведено в табл. 1.11.

OSRAM

GE Lighting

PHILIPS

Описание

LUMILUX®

Polylux

TL-D Super /80

Люминесцентная лампа с трехполосным люминофором, q = 80...89

LUMILUX®

PLUS ECO

Polylux XL™ Polylux XLR™

TL-D HF Super/

80 New Generation

Новая серия экологичных люминесцентных ламп с трехполосным люминофором. Срок службы — 20 тыс. ч (с ЭПРА), стабильность светового потока на протяжении всего срока службы, уменьшенное содержание ртути — менее 5 мп Оптимальные лампы для утилизации и вторичной переработки

LUMILUX® DELUXE

Polylux De Luxe

TL-D/90 de Luxe

Люминесцентная лампа с пяти полосным люминофором, % 90...97

LUMILUX® FH® Fluorescent High Efficiency

Starcoat™ T5

TL5HE (High Efficiency Lamps)

Люминесцентная лампа с трехполосным люминофором, 16 мм, Т5, Ra = 80...89. Лампы с повышенной световой отдачей ——104 лм/Вт

LUMILUX® FQ® Fluorescent QUINTRON®

Starcoat™ T5

TL5HO (High Output

Lamps)

С повышенным световым потоком. При длине всего 1149 MM и диаметре 16 MM лампа 54 Вт создает световой поток, аналогичный световому потоку лампь! Т8 58 Вт длиной 1500 мм с трубкой диаметром 26 мм

Таблица 1.11

Соответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM, GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачейСоответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM, GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачей1 ・4・ Т5 — высокоэффективныелюминесцентные лампы нового поколения

Соответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM, GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачей

Соответствие некоторых серий люминесцентных ламп фирм OSRAM, GE Lighting и PHILIPS с улучшенной цветопередачей

Одним из перспективных и бурно развивающихся направлений современной светотехники является производство и применение нового поколения люминесцентных ламп (ЛЛ) с диаметром трубки 16 мм (так называемых ламп Т5) с электронными пускорегулируюшими аппаратами.

За последние годы лампы Т5 с ЭПРА завоевывали новые позиции, быстро вытесняя лампы типа Т8 в колбе диаметром 26 мм, не говоря уже о лампах типа Т12 в колбе с диаметром 38 мм, которые давно сняты с производства ведущими электроламповыми фирмами мира. Масштабы экспансии новой техники столь велики, что лампы Т5 в Германии и

Великобритании составляют сегодня не менее 30%, в США — 40%, а в Швеции 一 70% от объема всех выпускаемых ЛЛ. При этом новая техника во всех этих странах разрабатывается только для ламп Т5.

Важно отметить, что параллельно созданы и массово выпускаются два типа таких ламп: с максимальной световой отдачей мошностью 14, 21, 28 и 35 Вт (табл. 1.12) и с максимальным световым потоком мощностью 24, 39, 54 и 48 Вт (табл. 1.13).

Характеристики ЛЛ типа Т5 серии НЕ(High Efficiency

фирмы PHILIPS) или FH® (Fluorescent High Efficiency фирмы OSRAM) Таблица 1.12

Мощность лампы, Вт

Длина L, мм

Световой поток! лм

Светоотдача, лм/Вт

Яркость, кд/см2

14

548

1350

96

17

21

848

2100

100

1.7

28

1148

2900

104

1,7

35

1448

3650

104

17

Мощность лампы, Вт

Длина L, мм

Световой поток, лм

Светоотдача, лм/Вт

Яркость, кд/см2

24

548

2000

89

2,5

39

848

3500

90

2,8

54

1148

5000

93

2,9

48

1448

5000

102

2,3

Характеристики ЛЛ типа Т5 серии НО (High Output Lamps фирмы PHILIPS) или FQ® (Fluorescent QU/NTRON® фирмы OSRAM)

Таблица 1.13

Отечественная же промышленность, теряя темп (а в шахматах и жизни это всегда приводит к потере качества, т. е. к материальным потерям и проигрышу в борьбе), все более отстает от конкурентов, продолжая массовый выпуск устаревшей техники ——ламп Т12 и Т8, в основном, с электромагнитными ПРА со стандартными потерями. Эти аппараты запрещены к производству в Европе, США (и др. развитых странах) с мая 2002 г. из-за их энергетической неэффективности, и поэтому в основном направляются на экспорт в Россию и страны СНГ.

На сегодняшний день некоторые отечественные производители выпускают лампы Т5.

Это, например, ОАО Лисма-ВНИИИС (Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский институт источников света им. А. Н. Лодыгина; адрес в Интернете http://www.vniiis.ru).

В табл. 1.14 приведены технические характеристики ламп Т5 отечественного производства.

Высокоэффективные люминесцентные лампы ЛБЦТ в трубке диаметром 16 мм(Т5), основные характеристики,

ТУ3467-004-0027 7001-2001Таблица 7.74

Тип лампы

ЛБЦТ-13В

ЛБЦТ-21В

ЛБЦТ-28В

ЛБЦТ-35В

Мощность лампы, Вт

13

21

28

35

Ток лампы, А

0,07

0,11

0,13

0,17

Номинальный световой поток (при температуре 25 ℃), пм

1200

1870

2580

3250

Номинальный световой поток (при температуре 35 °C), пм

1350

2100

2900

3650

Световая отдача, лм/Вт

103

100

104

104

Цветовая температура. К

3500

3500

3500

3500

Общий индекс цветопередачи, не менее

80

80

80

80

Средняя продолжительность горения, ч

16000

16000

16000

16000

Стабильность светового потока после 10 тыс. ч. %

95

95

95

95

Частота выходного напряжения ЭПРА, кГц

40

40

40

40

Тип цоколя

G5

- G5

G5

G5

Габаритные размеры, мм, не более: диаметр D длина L

16,5

563,4

16,5

863,4

16,5 1163,4

16,5

1463,4

Чем же объясняется такой «бум» в производстве и применении ламп типа Т5 и чем нам грозит продолжающееся спокойствие в электроламповой отрасли, отсутствие заинтересованности проектных организаций на фоне полной неквалифицированности массы потребителей и заказчиков?

Основные преимущества новой техники Т5:

повышенная световая отдача (до 105 лм/Вт);

пониженный спад светового потока благодаря использованию между люминофором и стеклом колбы защитной пленки, исключающей отрицательное влияние ртути (через 10 тыс. ч наработки световой поток снижается не более чем на 5% и остается далее на этом уровне, по сравнению с 20...30% снижения светового потока для обычных ЛЛ);

оптимальная световая отдача ламп Т5 имеет место при температуре окружающего воздуха не 22...25 ℃, как для обычных ЛЛ, а при 35 ℃, т. е. практически не снижается во многих светильниках (максимальные световые потоки ЛЛ при 35 ℃ определяются умножением приведенных в табл. 1.12 и 1.13 значений для Т = 25 ℃ на коэффициент 1,065);

при работе только со специальными электронными ПРА потери мощности комплекта «лампа—ПРА» снижаются на 30…35%; при этом ЭПРА имеют схему «cut off», исключающую постоянный подогрев электродов после включения ламп;

резко сниженное содержание ртути в этих лампах (с 30 до 3 мг);

уменьшение диаметра трубки на 40% (по сравнению с ЛЛ типа Т8), уменьшение длин ламп Т5 приблизительно на 50 мм по сравнению с близкими по мощности лампами Т8;

увеличение среднего срока службы ламп до 16 тыс. ч;

высокий индекс цветопередачи (80...90).

Сравнение характеристик ламп Т8 (стандартных) и Т5 с цветовой температурой 4000 К приведено в табл. 1.15.

Характеристики

ТВ

Т5

Мощность, Вт

18

36

14

35

Световой поток, пм

1150

2850

1350

3650

Световая отдача, лм/Вт

64

79

96

104

Индекс цветопередачи

60...69

80...90

Рабочая температура, ℃

25

35

Средний срок службы, ч

9000...13000

16000...20000

Снижение светового потока через 40 % среднего срока службы, %

20

5

Сравнение характеристик ламп типов Т8иТ5

Таблица /. 15

Следствием указанных преимуществ являются:

снижение установленной мощности осветительных установок (ОУ) на 20...30% и расхода электроэнергии в них из-за существенного уменьшения коэффициента запаса ОУ и потерь мощности в световых приборах;

снижение расхода материалов на производство ЛЛ и светильников, которые могут имеют существенно меньшие габариты;

исключение вредного воздействия на здоровье людей из-за пульсаций светового потока ламп;

повышение эффективности световых приборов благодаря более высокому КПД и возможности обеспечить требуемые кривые силы света с помощью зеркальной и призматической оптики, значительно лучше работающей с лампами меньшего размера светящего тела;

повышение комфортности освещения помещений благодаря исключению слепящего действия в любых направлениях с помощью специальных зеркальных экранирующих «трехмерных» решеток;

улучшение экологии новой техники (резкое снижение возможностей ртутного отравления);

значительное улучшение экологической обстановки (светильник с двумя лампами мощностью по 35 Вт с ЭПРА выбрасывает в атмосферу за год на 1350 кг меньше двуокиси углерода, чем светильники с электромагнитным ПРА);

возможности производства встраиваемых светильников с длиной, не превышающей размеры стандартных строительных модулей (благодаря уменьшенной длине лампы Т5);

улучшение эстетических характеристик светильников с новыми лампами (меньшие поперечные размеры и высота), соответствие строительному модулю подвесных потолков.

Большим препятствием для ускоренного внедрения новой техники с использованием ламп Т5 служит первоначально ее высокая цена, которая может быть в 4...5 раз выше, чем у существующих светильников с ЛЛ типа Т8. Эти приборы (например, потолочные светильники с 4-мя лампами по 18...20 Вт, электромагнитными ПРА и зеркальными экранирующими решетками), выпускаемые миллионами штук в год, упали в цене за последние 5...6 лет с $90... 100 до $15...20. Естественно, что должен пройти определенный период с начала серийного производства, за который новое дорогое изделие сможет заметно подешеветь.

Понятно, что для технически передовых зарубежных фирм—производителей светильников с ЛЛ переход на выпуск приборов с лампами Т5 6blл более простым, т. к. эти фирмы уже длительное время значительную часть продукции выпускали с ЭПРА (т. е. переход на новый/ комплект' в ценовом отношении был не так ощутим). Понятно также, что зарубежный покупатель — чаще всего хозяин строящихся или реконструируемых объектов — отличается не только более прочным финансовым положением, но и, прежде всего, заинтересованностью в комплексном снижении затрат на осветительную установку, определяемых на 70...75% эксплуатационными расходами. И этим он, как правило, принципиально отличается от отечественных покупателей, ведущих строительство и монтаж и не занимающихся эксплуатацией ОУ, в связи с чем заинтересованных только в снижении капитальных затрат.

Тем не менее, уже сегодня в соответствии с выполненными оценочными расчетами, даже с начальными высокими ценами светильников срок окупаемости новой техники («pay back period») составляет 4...5 лет для разных ОУ. А для элитных установок в зданиях банков, супермар- I* кетов, выставок незначительное увеличение стоимости строительств а ! или реконструкции этих зданий за счет применения светотехнических ；изделий XXI века не должно вызвать затруднений. Преимущества ЛЛ Т5 j постепенно становится понятны и рядовому потребителю, и он начинает ；обращать на них внимание. Движение вперед, хоть и малыми шагами,— 'это движение, а не застой.

Специальные люминесцентные лампы

Свет — это не только освещение. И убедительное подтверждение этому — широкий ассортимент ЛЛ специального назначения для технического применения, научных и исследовательских работ, медицины, косметики, растениеводства, аквариумов.

Спеш1альные ЛЛ имеют особый тип люминофора (а в ряде случаев вы пол няются совсем без люминофора) и особые стеклянные (или кварцевые) трубки, позволяющие выделить из спектра определенные линии или полосы заданной ширины в зависимости от назначения лампы.

Цветные лампы красного, зеленого, желтого, синего цвета могут использоваться в декоративных целях для светового оформления (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Применение цветных ЛЛ для декоративного оформления

Ультрафиолетовые лампы ——лампы, излучающие в ультрафиолетовом диапазоне, который делится на следующие поддиапазоны (рис. 1.10): UV-A — длина волны 315...400 нм, UV-B — длина волны 280…315 нм, UV-С — длина волны 254 нм.

Вакуум UV-ВИнфракрасный

UV UV-C UV-Асвет

200280400780

254315

Длина волны в нанометрах (нм)

Рис. 1.10. Поддиапазоны ультрафиолетового излучения

Бактерицидные лампы (UV-С поддиапозон, длина волны излучения 254 нм) — это разрядные лампы низкого давления без люминофора (рис. 1.11). Чтобы ультрафиолетовое излучение могло выйти из лампы, при ее изготовлении применяется увиолевое (или кварцевое) стекло. Увиолевое стекло отличается от обычного малым содержанием железа. Бактерицидные лампы применяются для стерилизации и дезинфекции воздуха, воды и поверхностей в пищевой и фармацевтической промышленности, в больничных помещениях, для стирания информации в ППЗУ.

OSRAM свою серию бактерицидных ламп называет HNS® Germicidal Lamps, PHILIPS — TUV Germicidal Lamps.

Среди отечественных производителей, которые специализируются на выпуске УФ обеззараживателей воздуха и поверхностей, следует отметить ОАО «НИИ Зенит» (адрес в Интернете http://www.znt.ru/ Products/19_r.htm).

Ультрафиолетовые лампы Blacklight Blue Lamps(UV-А поддиапозон, длина волны излучения 315...400 нм)

Эти лампы (рис. 1.12), как и бактерицидные, изготовляют из увиоле- вого (эритемного) стекла, но имеют специальный люминофор.

Рис. 1.12. Внешний вид ламп Blacklight Blue (с колбами из черного стекла)Рис. 1.12. Внешний вид ламп Blacklight Blue (с колбами из черного стекла)

Рис. 1.12. Внешний вид ламп Blacklight Blue (с колбами из черного стекла)

Рис. 1.12. Внешний вид ламп Blacklight Blue (с колбами из черного стекла)

Область применения этих ЛЛ довольно широка.

Механика:

исследования материалов с помощью люминесценции, например выявление тончайших трещин вала двигателя.

Текстильная промышленность:

анализ материалов, например химического состава и видов примесей в шерстяных материалах;

распознавание невидимых загрязнений и возможных пятен после чистки.

Пищевая промышленность:

обнаружение фальсифицированных продуктов питания;

обнаружение мест гниения во фруктах (особенно в апельсинах), мясе, рыбе и т. д.

Криминалистика:

выявление фальшивок среди банкнот или чеков и документов;

выявление внесенных в документы изменений;

обнаружение удаленных пятен крови;

идентификация подделок картин и т. д.

Почта:

рациональная обработка корреспонденции с помощью автоматических штемпельных машин для конвертов;

проверка подлинности почтовых марок.

Создание световых эффектов:

на сиенах драматических и музыкальных театров, в кабаре, варьете, дискотеках, барах, кафе.

Прочие области применения:

реклама и оформление витрин;

сельское хозяйстве (например, проверка посевного материала);

минералогия, проверка драгоценных камней;

искусствоведение;

палеография;

диагностика и т. д.

Загарные ультрафиолетовые лампы

(UV-А поддиапозон, длина волны излучения 315...400 нм)

Применяются для компенсации ультрафиолетовой недостаточности, в устройствах создания искусственного загара кожи, соляриях, фотохимических процессах, фототерапии, для лечения заболеваний кожи, в фотобиологии (рис. 1.13).

OSRAM называет серию ламп для загара EVERSUN®. PHILIPS — CLEO (CLEO Professional, CLEO Performance, CLEO Effect, CLEO Compact).

Несколько слов о загаре. Однозначно говорить об исключительной пользе или вреде солнца не приходится. Все хорошо в меру: это касается и солнечных лучей. Положительное действие ультрафиолета заключается в синтезе, а точнее — переходе в активную фракцию витамина D.

Воздействие ультрафиолетовых лучей солнечного света, как и искусственных лучей солярия, имеют свои неоспоримые плюсы. Ультрафиолет в небольших дозах вызывает мгновенное расширение сосудов, обеспечивая кислородом, укрепляет систему кровообращения, улучшает самочувствие. Шлаки при обмене веществ быстрее разлагаются, а антигены стимулируют усиленное формирование защитных сил. Загар необходим при лечении таких заболеваний, как псориаз. Под воздействием ультрафиолетовых лучей исчезают на ногах сине-фиолетовые разводы — так называемая сосудистая сетка. Использование солярия способствует образованию витамина D, который играет важную роль в обмене веществ для поддержания в хорошем состоянии костей и зубов. При облучении кожи солнечным светом или лампой содержащееся в коже жироподобное вещество (предшественник витамина D — провитамин) превращается в витамин D.

Витамин D играет большую роль в обмене солей кальция и фосфора, которые имеют большое значение для нормального развития и состояния костей, принимает участие в деятельности желез внутренней секреции. Его применяют при лечении переломов костей, костного туберкулеза, туберкулеза кожи (волчанка). Следует отметить, что этот витамин особенно необходим осенью, зимой, ранней весной в условиях недостаточного солнечного облучения.

Хорошо загоревшая кожа, как следствие косметического воздействия солнечного света при правильной дозировке, отвечает нашему сегодняшнему идеалу красоты и является частью современного восприятия жизни (т. е. представляет эстетическую ценность). Согласитесь, что у большинства людей загорелая кожа ассоциируется с хорошим здоровьем.

Однако есть и ряд отрицательных сторон действия ультрафиолета. С-лучи, входящие в спектр ультрафиолета, вызывают в клетках кожи мутации и могут приводить к возникновению рака кожи и меланомы. К счастью, эти лучи задерживаются озоновым слоем Земли. К несчастью для жителей Австралии, ЮАР, озоновый слой над их странами интенсивно истончается, отчего заболеваемость раком кожи и меланомой стремительно растет.

Лучи А действуют поверхностно. Они окисляют меланин, находящийся в клетках кожи, который после этого становится темным, обуславливая появление загара. Лучи В опасны в большей степени, так как могут вызывать мутации в клетках кожи. Они, действуя на меланоцит^!—— клетки, вырабатывающие пигмент, — стимулируют синтез меланина.

Особенно вредно избыточное пребывание под солнцем для детей. Кожа у детей обладает значительно меньшими защитными свойствами, в связи с чем часто возникают серьезные ожоги. Возможно, это является объяснением того факта, что у людей, родители которых любили остав-

лять их в детстве на солнце, значительно повышен риск возникновения меланомы и рака кожи. Еще одним отрицательным действием ультрафиолета является преждевременное старение, называемое фотостарением. Воздействуя на эластин и коллаген, ультрафиолет приводит к их разрушению.

Таким образом, еще раз повторюсь, все, в том числе и загар, хорошо в меру. Легкий загар стимулирует ряд процессов ——ине вызывает побочных эффектов.

Основным преимуществом солярия перед солнцем является точная дозировка в организме ультрафиолета. Находясь на солнце, вы никогда не знаете, сколько ультрафиолета получила ваша кожа. Потому так часто и возникают ожоги кожи, которые многие считают обыкновенной стадией загара. К тому же точная дозировка снижает риск возникновения рака кожи и меланомы.

В отличие от солнца, где присутствуют все виды лучей, в том числе и С (хоть и в небольших количествах), лампы солярия (рис. 1.14) излучают только АиВ лучи. При этом можно регулировать их действие, тем самым достигая необходимого результата. Так, с помощью воздействия только А лучей можно получить быстрый и легкий загар, а с помощью В лучей можно получить долговременный эффект. Комбинируя воздействие, можно достичь оптимального для каждого человека результата. При пользовании солярием следует помнить: прием определенных лекарств повышает светочувствительность кожи и может вызвать солнечную аллергию. Продолжительность курса облучения и периодичность рассчитываются индивидуально.

Также следует позаботиться о защите глаз от ультрафиолета специальными очками (использование дешевых пластмассовых «солнцезащитных» очков недопустимо). Решив посещать солярий (или изготовить его лично), проконсультируйтесь со специалистами и врачом.

Некоторые серии ламп специального назначения

Рассмотрим некоторые серии ламп специального назначения. Серия ЛЛ OSRAM FLUORA® имеют особое излучение с преобладающей составляющей синего и красного цвета, аналогичное излучению, способствующему фотохимическим процессам. Благодаря такому излучению заметно ускоряется рост растений. Эти лампы предназначены для освещения растений и аквариумов. Лампы этой серии выполнены на основе трубки диаметром 26 MM. Технические характеристики этих люминесцентных ламп приведены в табл. 1.16.

ГЬева 1ГЬева 1

ГЬева 1

ГЬева 1

Технические и зксплуатацмоннне особенности ЛЛ

Технические характеристики ЛЛ OSRAM FLUORA®Таблица 1.16

Тип

Мощность, Вт

Цветность

Световой поток, лм

Диаметр d, мм

Длине, мм

L15W/77

15

FLUORA

400

26

438

L18W/77

18

FLUORA

550

26

590

L30W/77

30

FLUORA

1000

26

895

L36W/77

36

FLUORA

1400

26

1200

L58W/77

58

FLUORA

2250

26

1500

PHILIPS производит серию специальных ламп для аквариумов — Aquarelle (Акварель). Специальный состав излучения этой люминесцентной лампы оптимально подходит для передачи красоты рыб и растений в пресноводном аквариуме.

Свет ламп Акварель по спектральному составу очень близок к естественному, что обеспечивает оптимальные условия для фотосинтеза и образования хлорофила. Дополнительным преимуществом ламп Акварель является исключительно высокая энергетическая плотность излучения в синей части спектра. Хорошо сбалансированный спектр излучения стимулирует образование кислорода, оказывает благотворное воздействие на аквариумные растения и рыбу и обеспечивает хорошую цветопередачу.

Лампы предназначены для использования в сети переменного тока со стандартными или высокочастотными ПРА.

В табл. 1.17 приведены габаритные размеры ламп этой серии, а в табл. 1.18 — их технические характеристики.

Технические характеристики ламп PHILIPS серии AquarelleТаблица 1.18

Тип

Цоколь

X со

X工

« с и £

р

о 7

а о

TL-D8W/89

G5

56「

0,15

70

10000

340

8000

29

TL-D14W/89

G13

45

0,38

70

10000

600

8000

66

TL-D15W/89

G13

51

0,34

70

10000

750

8000

76

TL-D18W/89

G13

59

0,36

70

10000

1020

8000

100

TL-D25W/89

G13

82

0,38

70

10000

1440

8000

85

TL-D30W/89

G13

98

0,36

70

10000

1820

8000

145

TL-D36W/89

G13

103

0,44

70

10000

2450

8000

186

TL-D 38W/89

G13

104

0,43

70

10000

2380

8000

162

TL-D58W/89

G13

111

0,67

70

10000

3800

8000

233

В зависимости от индивидуальных предпочтений лампы Акварель могут использоваться вместе с лампами PHILIPS TL-D / 80 New Generation или TL-D / 90 De Luxe для создания различных зрительных впечатлений без ухудшения биологических свойств излучения ламп Акварель.

Цветные лампы красного, зеленого, желтого, синего цвета, предназначенные для светового оформления в декоративных целях, имеются в номенклатуре всех ведущих производителей ЛЛ. В табл. 1.19 приведены основные характеристики цветных ламп OSRAM, а в табл. 1.20, 1.21 — цветных ламп PHILIPS.

Габаритные размеры ламп PHILIPS серии AquarelleТаблица 1.17

Тип

Атах

В min

В max

Стах

Dmax

Цоколь G5

TL-D8W/89

288,3

293,0

295,4

302,5

16,0

Цоколь G13

TL-D14W/89

361,2

365,9

368,3

375,4

28,0

TL-D15W/89

437,4

442,1

444,5

451,6

28,0

TL-D18W/89

589,8

594,5

596,9

604,0

「^8,0

TL-D 25W/89

740,0

744,7

747,1

754,2

28,0

TL-D30W/89

894,6

899,3

901,7

908,8

28,0

TL-D36W/89

1199,4

1204,1

1206,5

1213,6

28,0

TL+D38W/89

1047,0

1051,7

1054,1

1061,2

28.Ю

TL-D58W/89

1500,0

1504,7

1507,1

1514,2

28,0

Характеристики цветных люминесцентных ламп OSHAMТаблица L 7 9

Тип

Мощность, Вт

Цвет свечения

Световой поток, лм

Диаметр d, мм

Длине, мм

L18W/60

18

Красный

900

26

590

L18W/62

18

Желтый

980

26

590

L18W/66

18

Зеленый

1800

26

590

L18W/67

18

Синий

400

26

590

L30W/67

30

Синий

600

26

895

L36W/60

36

Красный

2400

26

〔2”

L36W/62

36

Желтый

2300

26

1200

L36W/66

36

Зеленый

4700

26

1200

L36W/67

36

Синий

1000

26

1200

Продолжение табл. 1.19

Тип

Мощность, Вт

Цвет свечения

Световой поток, лм

Диаметр d, мм

Длина, мм

L58W/60

58

Красный

3800

26

1500

L58W/62

58

Желтый

3700

26

1500

L58W/66

58

Зеленый

7300

26

1500

L58W/67

58

Синий

1600

26

1500

Габвритные размеры цветных люминесцентных ламп PHILIPSТаблица 1.20

Тип

Габаритные размеры, мм

Атах

В min

В max

Стах

TL-D18W

589,8

594,5

596,9

604,0

TL-D 36W

1199,4

1204,1

1206,5

1213,6.

Характеристики цветных люминесцентных ламп PHILIPSТаблица 1,21

Тип

Цоколь

Напряжение нв лампе, В

Ток лампы, А

Световой поток, лм

Спад потока после 5000 ч,%

Вес, г

Красный

TL-D18W/15

G13

59

0,36

25

90

100

TL-D 36W/15

G13

103

0,44

60

90

186

Желтый

TL-D 18W/16

G13

59

0,36

660

75

100

TL-D 36W/16

G13

103

0,44

1580

75

186

Зеленый

TL・D 18W/17

G13

59

0,36

1300

60

100

TbD 36W/17

G13

103

0,44

3140

60

186

Синий

TL-D18W/18

G13

59

0,36

400

70

100

TL-D 36W/18

G13

103

0,44

970

70

186

Люминесцентные лампы с колбами из черного стекла

Ртутные разрядные лампы низкого давления. Внутренняя поверхность колбы покрыта люминофором, испускающим длинноволновое УФ излучение (UV-А диапазон, длины волн от 300 до 400 нм), возбуждающее свечение люминесцирующих материалов. Черная или темно-синяя стеклянная колба пропускает УФ излучение. Излучение в видимом диапазоне сведено к минимуму, чтобы оно не мешало ультрафиолетовому излучению. ч

Области применения:

контроль и анализ в текстильной и химической промышленности;

археология;

банковское дело;

криминалистика;

пищевая промышленность;

медицина;

минералогия;

филателия;

специальные эффекты в ночных клубах, дискотеках и театрах;

подсветка вывесок.

Основные характеристики ЛЛ OSRAM с черной (темно-синей) колбой приведены в табл. 1.22, аналогичных ламп PHILIPS ——в табл. 1.23, 1.24.

Характеристики ЛЛ OSRAM с черной колбойТаблица 7.22

Тип лампы

Мощность, Вт

Ток лампы, А

Диаметр, мм

Длина, мм

L 18W/73

18

0,37

26

590

L36W/73

36

0,43

26

1200

Интенсивность облучения, измеренная на расстоянии 1 м от центра лампы, составляет у ламп L18W /73 около 0,5 Вт/м2, а у ламп L 36W /73 — около 1 Вт/м2.

Тип

Габаритные размеры, мм

Атах

В min

В max

Стах

Dmax

Цоколь G5

TL4W

135,9

140,6

143,0

1501

16,0

TL6W

212,1

216,8

219,2

226,3

16,0

TL8W

288,3

293,0

295,4

302,5

16,0

Цоколь G13

TL-D 15W

437,4

442,1

444,5

451,6

28,0

TL-D 18W

589,8

594,5

'596,9

604,0

28,0

TL-D 30W

894,6

899,3

901,7

908,8

28,0

TL-D 36W

1199,4

1204,1

1206,5

1213,6

28,0

Таблица 1.23

Габаритные размеры ЛЛ PHILIPS Blacklight Blue с черной колбой

Характеристики ЛЛ PHILIPS Blacklight В/ие с черной колбойТаблица 1.24

Тип

Цоколь

Напряжение на лвмпе, В

Ток лвмпы, А

Мощность лампы, Вт

Излучение UV-А, Вт

Спад потока после 2000 ч,%

Вес нетто, г

TL4W/08

G5

29

0,17

4

0,5

25

16

TL6W/08

G5

42

0,16

6

0,9

25

33

TL8W/08

G5

56

0,15

8

1,2

25

44

TL-D15W/08

G13

51

0,34

15

3,1

25

76

TL-D18W/08

G13

59

0,36

18

3,5

25

122

TL-D 30W/08

G13

98

0,36

30

6,0

25

181

TL-D36W/08

G13

103

0,44

36

8,0

25

232

Лампы черного света TL (-D) /08 выполнены в линейных трубчатых колбах и работают в сети переменного тока с ПРА и стартером. Кроме описанных выше ламп, лампа PL-S 9W /08 состоит из двух спаянных вместе люминесцентных трубок; лампа PL-S 9W 2Р дополнительно содержит встроенный в цоколь стартер, обеспечивающий быстрое зажигание лампы.

Люминесцентные лампы для загара

Предупреждение. Ультрафиолетовое излучение, подобно солнечному излучению, может причинить ущерб глазам и коже в случае, если не приняты соответствующие меры безопасности. При использовании любого облучателя или системы для загара необходимо строго следовать инструкциям изготовителя оборудования. После замены ламп в облучателях для загара следует задавать новую длительность облучения в соответствии с инструкциями изготовителя оборудования для нового типа лампы.

Лампы OSRAM EVERSUN® разработаны для применения в соляриях и косметических салонах. В зависимости от желаемого эффекта можно использовать лампы трех исполнений.

Лампы EVERSUN® 78R с практически чистым ультрафиолетовым излучением типа А (длина волны выше 350 нм). При облучении в этом диапазоне для нормальной кожи опасности получения ожога практически не существует. При достаточно продолжительном облучении вследствие прямой пигментации кожи эффект загара появляется вскоре после первого сеанса облучения.

Лампы EVERSUN® 79 и 79R с высокой мощностью ультрафиолетового излучения типа А для прямой пигментации и с небольшой

составляющей ультрафиолетового излучения типа В для нового образования пишента.

Благодаря минимальному значению ультрафиолетовой составляющей типа В риск получения солнечного ожога минимален.

Лампы EVERSUN® SUPER с действием, аналогичным действию солнечного света, благодаря значительной составляющей ультрафиолетового излучения типа А и гармоничной составляющей биоло- гически эффективного излучения типа В. После регулярного принятия процедур облучения в результате длительной пигментации кожи образуется свежий и стойкий отпускной загар при высокой степени защиты кожи от облучения. Лампа EVERSUN® SUPER позволяет проводить облучение с целью создания эффекта натурального загара в кратчайшие сроки и поэтому рекомендуется для профессионального применения.

Характеристики ультрафиолетовых люминесцентных ламп OSRAM ЕVERSUN® с излучением типа А для соляриев и косметических салонов приведены в табл. 1.25.

Тип

將

L 100W/78R

100

26

0,02

>50

1760

38

L 40W/79R

40

8

0,05

4

590

38

L 80W /79

80

21

0,15

4

1500

38

L 80W/79R

80

18

0,13

4

1500

38

L100W/79

100

27

0,19

4

1760

38

L 100W/79R

100

23

0,16

4

1760

38

L100W/79 SUPER

100

23

0,32

0,8

1760

38

Характеристики ультрафиолетовых люминесцентных ламп OSRAM EVERSUN®

Таблица 1.25

Примечания. R ——рефлекторная лампа. Коэффициент безопасности ——отношение пороговых времен эритем к прямой пигментации. Чем выше это значение, тем меньше риск солнечного ожога.

Внимание.

Рациональное применение этих облучателей гарантируется только в специальных, предназначенных длй них установках. Поэтому монтаж облучателей в установки должен проводиться только изготовителем установок.

Лампы PHILIPS CLEO Effect являются первык^! представителями нового поколения ламп для загара. В отличие от других ламп CLEO, лампы CLEO Effect выполнены в трубках Т8 (диаметр 26 мм). Лампы дают длинноволновое УФ излучение в диапазоне 300...400 нм. Соотношение излучений в диапазонах UV-В / UV-А составляет 1% (UV-В диапазон 280...315 нм) или 2% (UV-В диапазон 280...320 нм). Достоинством этих ламп является равенство мощностей эритемных излучений в диапазонах до 320 нм и свыше 320 нм.

Эти лампы создают максимальный уровень облучаемости в диапазонах, предписываемых документом IEC 335-2-27.

Области применения ——установки для загара внутри помещений.

В табл. 1.26 приведены габаритные размеры ламп PHILIPS серии CLEO Effect для загара, в табл. 1.27 — основные характеристики.

Тип

Размеры, мм

A max

В min

В max

Стах.

CLEO Effect 70W(-R)

1500,0

1504,7

1507,1

1514,2

CLEO Effect 90W(-R)

1763,8

1768,5

1770,9

1778,0

Габаритные размеры ламп PHILIPS CLEO Effect

Таблица 1.26

Ртутные люминесцентные лампы низкого давления PHILIPS CLEO Performance, дающие длинноволновое УФ излучение в диапазоне 310...400 нм, предназначены для загара и других применений. Отношение излучений в диапазонах UV-B / UV-А составляет 0,7% (UV-В диапазон 280...315 нм) либо 1,4% (UV-В диапазон 280...320 нм).

Области применения:

косметический загар;

фотохимические процессы.

Все лампы CLEO Performance имеют цоколи золотистого цвета. Рефлекторные (-R) лампы имеют внутренний отражатель с поперечным углом охвата 200°. Лампы с символом Р в маркировке имеют излучение с розовым оттенком.

Габаритные размеры ламп CLEO Performance приведены в табл. 1.28, а в табл. 1.29 приведены основные характеристики этих ламп.

Габаритные размеры ламп CLEO PerformanceТаблица 1.28

Тип

Габаритные размеры, мм

A max

В min

В max

C max

CL О Petforrnance 40W (-R)

589,8

594,5

596,9

604,0

CLEO Performance (Р) 80W(-R)

1500,0

1504,7

1507,1

1514,2

CLEO Performance (P) 100W (-R)

1763,8

1768,5

1770,9

1778,0

CLEO Performance 140W-R

1500,0

1504,7

1507,1

1514,2

CLEO Performance 160W-R

1763,8

1768,5

1770,9

1778,0

Тип

Цоколь

Напряжение на лампе, В

Ток пампы, А

Излучение UV-A, Вт

Эритемное излучение, мВт, с длиной волны

Спад потока после 500 час, %

Вес нетто, г

менее

320 нм

более

320 нм

CLEO Effect 70W

G13

105

0,85

18

14

14

15

233

CLEO Effect 70W-R

G13

105

0,85

16

12

12

20

233

CLEO Effect 90W

G13

114

1,0

23

17

17

15

272

CLEO Effect 90W-R

G13

114

1.0

21

15

15

20

272

Характеристики ламп PHILIPS CLEO Effect

Таблица 1.27

Характеристики ламп CLEO PerformanceТаблица 1.29

Тип

Цоколь

Напряжение на лампе} В

Ток лампы, А

Излучение UV-A, Вт

Эритемное излучение, мВт, с длиной волны

Спад потока после 500 ч, %

менее

320 нм

более

320 нм

CLEO Performance 40W

G13

49

0.86

7.4

4,04

5,58

10

CLEO Performance

40W-R

G13

49

0,86

6,5

3,55

4,90

20

CLEO Performance 80W

G13

110

0,83

21,0

11,47

15,83

10

CLEO Performance 80W-R

G13

110

0,83

18,5

10,10

13,95

20

Продолжение табл. 1.29

Габаритные размеры ламп CLEO Professional

Тип

Цоколь

Напряжение НВ лампе, В

Ток лвмпы, А

Излучение UV-A, Вт

Эритемное излучение, мВт, с длиной волны

Спад потока после 500 ч, %

менее

320 нм

более

320 нм

CLEO Performance P80W

G13

110

0,83

20,0

10,92

15,08

10

CLEO Performance

G13

110

0,83

18,0

9,83

13,57

20

CLEO Performance 100W

G13

122

0,97

27,0

14,74

20,36

15

CLEO Performance 100W-R

G13

、122

0,97

25,0

13,65

18,85

20

CLEO Performance P100W

G13

122

0,97

26,0

14,20

19,60

15

CLEO Performance

P100W-R

G13

122

0,97

23,0

12,56

17,34

20

CLEO Performance 140W-R

G13

118

1,46

30,0

19,00

21,47

15

CLEO Performance 160W-R

G13

116

1,61

35,0

22,20

25,00

15

Тип

Габаритные размеры, мм

Атах

В min

В max

Стах

CLEO Professional 80W{-R)

1500,0

1504,7

1507,1

1514,2

CLEO Professional WOW (-R)

1763,8

1768,5

1770,9

1778,0

CLEO Professional 140W(-R) {-S-R)

1500,0

1504,7

1507,1

1454,2

CLEO Professional 160W(-R) (-S-R)

1763,0

1768,5

1770,9

1778,0

Таблица 1.30

Характеристики ламп CLEO Professional

Ртутные люминесцентные лампы низкого давления PHILIPS CLEO Professional, дающие длинноволновое УФ излучение в диапазоне 300...400 нм, предназначены для загара и других применений.

Все лампы CLEO Professional имеют цоколи золотистого цвета.

Соотношение излучений в диапазонах UV-В / UV-А составляет 1,4% (UV-В диапазон: 280...315 нм) либо 2,6% (UV-В диапазон: 280...320 нм). Лампы CLEO Professional-R имеют внутренний отражатель с поперечным углом охвата 200°. Лампы CLEO Professional-S-R имеют отношение UV-B / UV-А, равное 1,6%.

Для зажигания ламп загара мощностью 80 Вт и 100 Вт рекомендуется применять стартер типа S11. Для ламп мощностью 140 Вт или 1бр Вт рекомендуется применять стартер S12.

Область применения — профессиональные установки для косметического загара.

Габаритные размеры ламп CLEO Professional приведены в табл. 1.30,

в табл. 1.31 приведены основные характеристики этих ламп.

Тип лампы

Цоколь

X 8 ф Ф

H X

日＜

Эритемное излучение, мВт, с длиной волны

Вес нетто, г

менее

320 нм

более 320 нм

CLEO Professional 80W

G13

110

0,83

18

32,76

14,04

10

360

CLEO Professional 80W-R

G13

110

0,83

16

29,12

12,48

20

360

CLEO Professional 100W

G13

122

0,97

25

45,50

19,50

15

410

CLEO Professional W0W-R

G13

122

0,97

21

38,22

16,38

20

410

CLEO Professional 140W

G13

118

1,46

30

54,60

23,40

25

360

CLEO Professional 140W-R

G13

118

1,46

28

50,96

21,84

25

360

CLEO Professional 140W-S-R

G13

118

1,46

33

51,61

24,28

15

410

CLEO Professional 160W

G13

116

1,61

34

61,88

26,52

25

410

CLEO Professional 160W-R

G13

116

1,61

31

56,42

24,18

25

410

CLEO Professional 160W-S-R

G13

116

1,61

37

57,87

27,23

15

410

Таблица 7.37

Характеристики ламп PHILIPS серия TUVХарактеристики ламп PHILIPS серия TUV

Характеристики ламп PHILIPS серия TUV

Характеристики ламп PHILIPS серия TUV

Лампы для стерилизации,озонирования и бактерицидные лампы

Особенности и технические преимущества:

высокая интенсивность ультрафиолетового излучения типа С;

большой срок службы;

цоколь как у ламп общего назначения или люминесцентных ламп.

Применения:

стерилизация воды (питьевой воды, воды для плавательных бассейнов, сточных вод);

стерилизация и дезодорирование воздуха в кондиционерах, больницах, складских помещениях;

стерилизация поверхностей в фармацевтической и упаковочной промышленностях;

стирание информации с современных микроэлектронных блоков памяти (ППЗУ).

Габаритные размеры бактерицидных ламп PHILIPS серии TUV (Special Fluorescent Lamps Disinfection) приведены в табл. 1.32, в табл. 1.33 приведены их основные характеристики.

Габаритные размеры ламп PHILIPS серия TUVТаблица 1.32

Тип лампы

Габаритные размеры, мм

Атах

В min

В max

Стах

Dmax

Цоколь G5

TUV4W

135,9

140,6

143,0

150,1

16,0

TUV6W

212,1

216,8

219,2

226,3

16,0

TUV8W

288,3

293,0

295,4

302,5

16,0

TUV 11W

212,1

216,8

219,2

226,3

16,0

TUV16W

288,3

293,0

295,4

302,5

16,0

Цоколь G13

TUV10W

331,5

336,2

338,6

345,7

28,0

TUV15W

437,4

442,1

444,5

451,6

28,0

TUV25W

437,4

442,1

444,5

451,6

28,0

TUV30W

894,6

899,3

901,7

908,8

28,0

TUV36W

1199,4

1204,1

1206,5

1213,6

28,0

TUV 55WHO

894,6

899,3

901,7

908,8

28,0

TUV75WHO

1199,4

1204,1

1206,5

1213,6

28,0

TUV115WVHO(RVHO)

1199,4

1204,1

1206,5

1213,6

40,5

Тип лампы

X 8 ф Ф

V

Е е и g

CQ

TUV4W

G5

29

0,17

0,9

8000

15

16

TUV6W

G5

42

0,16

1,5

8000

15

22

TUV8W

G5

56

0,15

2,1

8000

15

29

TUV 10W

G13

46

0,23

2,2

8000

15

62

TUV11W

G5

37

0,33

2.2

8000

15

22

TUV15W

G13

51

0,34

4,7

8000

15

75

TUV16W

G5

46

0,35

3,2

8000

15

29

TUV25W

G13

46

0,60

7,0

8000

15

75

TUV30W

G13

100

0,37

11,2

8000

15

140

TUV36W

G13

103

0,44

15,3

8000

15

186

TUV55W НО

G13

83

0,77

18,0

8000

15

140

TUV75WHO

G13

108

0,84

26,0

8000

15

140

TUV115WRVHO

G13

92

1,50

33,5

5000

20

293

TUV115WVHO

G13

92

1,50

38,8

5000

15

290

Таблица 1.33

В табл. 1.34 представлены характеристики ламп OSRAM для стерилизации и озонирования, серия HNS®.

Характеристики ламп HNS® OSRAM для стерилизации и озонирования Таблица 7.34

Пп

«

善

©、8 X о ^ е о w

S § со

HNS G5WOFR

0,15

5

18

1,5

10

122

81

G23

HNS10WOZ

0,17

10

50

4

10

221

142

Е27

HNS10W/U OFR

0,17

10

50

4

10

221

142

Е27

HNS 20W/U OZ

0,5

20

80

7

10

221

142

Е27

HNS15WOFR

0,33

15

40

3,5

26

438

378

G13

HNS30WOFR

0,37

30

90

8

26

895

835

G13

HNS 55WOFR

0,93

55

170

15

26

895

835

G13

Примечание. OZ — облучатели для стерилизации и озонирования, OFR — облучатели для стерилизации без образования озона.

1.6. Компактные люминесцентные лампы

Долгое время широкое использование стандартных ЛЛ в домашних условиях (для освещения жилья) было ограничено из-за собственных габаритных размеров ЛЛ. В начале 80-х годов прошлого столетия стали появляться многочисленные типы компактных люминесцентных ламп (сокращенно КЛЛ, в английском варианте CFL — Compact Fluorescent Lamps) мощностью от 5 до 25 Вт со световыми отдачами от 30 до 60 лм/Вт и сроками службы от 5 до 10 тыс. ч.

Разработка КЛЛ стала возможна только в результате создания высокостабильных узкополосных люминофоров, активированных редкоземельными элементами, которые могут работать при более высоких поверхностных плотностях облучения, чем в стандартных ЛЛ. За счет этого удалось значительно уменьшить диаметр разрядной трубки. Что касается сокращения габаритов ламп в длину, то эта задача была решена путем разделения трубок на несколько более коротких участков, расположенных параллельно и соединенных между собой либо изогнутыми участками трубки, либо вваренными стеклянными патрубками.

КЛЛ делятся на три подгруппы:

двухвыводные (штырьковые), имеющие встроенный в специальный цоколь G23 стартер с конденсатором и предназначенные для работы с внешним электромагнитным ПРА;'

четырехвыводные (штырьковые) универсальные, работающие совместно с внешним электронным или электромагнитным ПРА;

компактные люминесцентные лампы с интегрированным (встроенным) в цоколь электронным балластом (ЭПРА). Имеют стандартный резьбовой цоколь Е27 (или Е14).

Цена КЛЛ с интегрированным (встроенным) в цоколь электрон* ным балластом (ЭПРА) известных производителей (OSRAM, PHILIPS, GE Lighting), выпускающих действительно качественную продукцию, составляет в среднем $5...10.

И здесь, конечно, уместен вопрос: «Покупать или нет?».

На этот вопрос человек, который не в курсе дела, ответит однозначно: «Конечно, нет, раз это так дорого!». Действительно, покупать вместо привычной с детства простой лампы накаливания, стоящей в любом магазине 4...5 руб., неизвестную лампу, цена которой в 25...30 раз выше, кажется абсолютно нелогичным. Однако это только на первый, причем самый неквалифицированный, взгляд.

В действительности все обстоит как раз наоборот.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) — самый современный продукт светотехнической отрасли — сохраняют все основные достоинства люминесцентных ламп, уже ставших традиционными, но лишены их недостатков. Новые технологические возможности позволили значительно уменьшить диаметр трубки (до 7 мм) и, изогнув ее один раз (в виде буквы П), дважды, трижды или закрутив ее в спираль, получить

Рис. 1.15. Двухвыводные (штырьковые) КЛЛРис. 1.15. Двухвыводные (штырьковые) КЛЛ

Рис. 1.15. Двухвыводные (штырьковые) КЛЛ

Рис. 1.15. Двухвыводные (штырьковые) КЛЛ

малогабаритную лампу с одним цоколем со штырьками, как у линейной люминесцентной лампы (в этом случае ПРА устанавливаются отдельно, как и раньше), или с резьбовым эдисоновским цоколем как у стандартной лампы накаливания.

В лампах с резьбовым цоколем электронный малогабаритный и легкий ПРА встраивается непосредственно в основание лампы у резьбового цоколя. Такая компактная лампа предназначена для прямой замены лампы накаливания в тех же светильниках и при тех же патронах. При такой замене вы получаете пятикратную экономию электроэнергии (т. к. КЛЛ имеет световую отдачу, по крайней мере, в 5 раз большую, чем лампа накаливания той же мощности) и можете использовать эти

Рис. 1.17. КЛЛ, работающие с внешними ПРА

Рис. 1.18. Компактные люминесцентные лампы с интегрированным (встроенным) в цоколь электронным балластом f ЭПРА)

3 Зак. 255

лампы в 8...12 раз дольше (их срок службы составляет 8...12 тыс. ч), причем в течение этого периода КЛЛ генерирует в 40...60 раз больше световой энергии. Размеры четырехканальных КЛЛ мощностью 18 Вт не превышают 145 мм, а одна такая лампа заменяет за срок своей службы 40...60 ламп накаливания мощностью по 60 Вт.

В реальных условиях работы в жилых домах (обычно осветительные приборы в них включены менее 1500 ч в год) КЛЛ надо менять не два раза в год, как лампы накаливания, а один раз в 8 лет. Немалую роль играет также мизерное содержание ртути в КЛЛ (около 3 мг). Велики и экологические преимущества КЛЛ: за срок службы лампа мощностью 18 Вт позволяет в два раза уменьшить выброс в атмосферу двуокиси углерода и на 7,5 кг — двуокиси серы (эти вещества выбрасывались бы в атмосферу на тепловых электростанциях при выработке того количества электроэнергии, которое потреблялось бы заменяемыми лампами накаливания).

Значительно более сложные, чем лампы накаливания, КЛЛ и стоят существенно дороже. Лампы отечественного производства (ОАО Лисма- ВНИИИС—www.vniiis.ru; Московский электроламповый завод МЭЛЗ—— www.melz.ct.ru) стоят несколько дешевле, чем зарубежные брэнды. Вместе с тем, первоначальные затраты на покупку КЛЛ достаточно быстро окупятся и весь последующий период будут приносить чистый доход.

Пример расчета экономии на одну лампу для умеющих складывать и умножать (приняты следующие обозначения: ^ — расход денег, $; 7 — ресурс лампы или ламп суммарный, ч; С — цена лампы или ламп, $; Р — потребляемая мощность, кВт; тариф на электроэнергию принят $0,035 за кВт/ч).

Расходы на люминесцентную лампу мошностью 20 Вт со сроком службы 10000 ч ценой $6:

N = Зюм + Тх Энергии х 尸=6 + 10000 х 0,035 х 0,02 = 13 ($).

Расходы на 10 ламп накаливания мощностью 100 Вт со сроком службы 1000 часов ценой по $0,2:

N = W X Сндк + Тх СзнЕРГНН X 尸=

=Юх0,2 + 10000 X 0,035 х0,1 匸 37 ($).

Срок окупаемости КЛЛ быстро сокращается при повышении цены на электроэнергию (на понижение рассчитывать в ближайшее время не приходится) и росте времени работы лампы в год. Цена самой КЛЛ

со временем будет снижаться в результате повышения технологичности производства и конкуренции производителей.

Таким образом, для любого человека, который заботится о своем будущем, будущем своей семьи или фирмы, ответ на вопрос, покупать или нет КЛЛ, однозначен — конечно покупать! И не просто одну КЛЛ, а постепенно заменять многие из ламп у себя дома в соответствии со своими финансовыми возможностями. И электрический счетчик, и счета за электроэнергию быстро подтвердят правильность такого решения.

Однако при этом надо иметь в виду несколько важных соображений.

Во-первых, отправляясь в поход за КЛЛ, надо быть готовым к тому, что вам попадется большое количество безродных китайско-польско- турецких ламп по цене гораздо ниже, чем их именитые собратья. Но поддаваться соблазну купить их не стоит — это будет напрасная трата денег. Цена здесь полностью соответствует реальному качеству. Как уже упоминалось, КЛЛ является высокотехнологичным светотехническим изделием, качество света и долговечность этого источника определяется его составляющими: люминофором лампы и надежностью электронного ПРА.

Дешевизна китайско-польско-турецких КЛЛ объясняется использованием дешевого люминофора, светоотдача которого уже после 1000 ч работы падает на 50%; при этом излучаемый свет имеет очень низкий индекс цветопередачи. Добавьте сюда низкую надежность и долговечность электронного балласта, который создает ко всему еще и помехи телевизионному и радиоприему (в результате отсутствия помехоподавляющего высокочастотного фильтра), и станет понятно, что говорить об экономии и хорошем настроении от приятного освещения не приходится. Поэтому внимание следует уделить проверенным КЛЛ известных зарубежных и отечественных светотехнических производителей.

Во-вторых, мощность КЛЛ может быть в 5 раз меньше, чем мощность заменяемых ламп накаливания, если вы хотите получить тот же уровень освещенности, который вы имели раньше. Если же вы с помошью КЛЛ хотите не только сэкономить электроэнергию, но одновременно и улучшить условия освещения, то мощность приобретаемой КЛЛ может быть меньше мощности заменяемой лампы в 3...4 раза.

Лампы, которые вы будете приобретать и вставлять в существующие светильники, не должны, по возможности, выступать из рассеивателей или отражателей этих светильников. Наименьшую длину имеют четырех- и шестиканальные лампы.

Наиболее миниатюрными из КЛЛ являются лампы серии Lotus, которые производит ООО «Электрум Плюс», г. Киев, адрес в Интернет http:// www.electrum.com.ua.

Рис. 1.19. Лампы 曰ectrum серии Lotus

Кроме того, обратите внимание на патрон светильника и цоколь заменяемой лампы накаливания. Абсолютное большинство КЛЛ имеют резьбовой цоколь Е27. Лампы КЛЛ с цоколем Е14 («Миньон») встречаются на нашем рынке редко, но приобрести их возможно. При установке КЛЛ нельзя браться и прилагать усилия непосредственно к стеклянным трубкам (они довольно хрупкие) — для этого сушествует пластмассовое основание цоколя.

Некоторые КЛЛ обладают также дополнительными возможностями. Одна из серий КЛЛ с дополнительными возможностями — серия OSRAM DULUX® EL VARIO — электронные компактные люминесцентные лампы с возможностью регулирования светового потока. Их особенности:

12-летний срок службы (при работе около 3 ч в день);

регулировка светового потока без светорегулятора;

уменьшение светового потока более чем на 50% с помощью простого выключения и повторного включения лампы в течение 3 с;

дополнительная экономия электроэнергии с помощью простого выключения и повторного включения лампы в течение 3 с, после которого потребление тока лампой уменьшается более чем наполовину;

возможность неограниченного по количеству раз выключения и повторного включения лампы OSRAM DULUX® EL VARIO.

Эти лампы могут найти широкое применение как в быту, так и в профессиональной сфере (гостиницы, предприятия общественного питания)— везде, где нужно изменять уровень освещенности.

Благодаря своей неограниченной прочности на включение и выключение лампа OSRAM DULUX® EL VARIO является предпочтительным источником света для систем лестничного освещения с режимом автоматического отключения.

Еще одна серия ламп с дополнительными возможностями — серия OSRAM DULUX® EL SENSOR — электронные компактные люминесцентные лампы с фотоэлементом и потенциометром. Их особенности:

средний срок службы 15 тыс. ч;

лампа OSRAM DULUX® EL SENSOR автоматически включается при наступлении темноты и автоматически выключается при дневном свете;

возможность регулировки порога срабатывания фотоэлемента. Устанавливаемое время включения и выключения обеспечивает возможность эксплуатации во многих рабочих положениях (например, в открытых светильниках или в светильниках с опаловым защитным стеклом);

распознавание фотоэлементами дневного света по спектральному распределению излучения.

Можно с уверенностью утверждать, что за компактными люминесцентными лампами ——будущее, которое создается уже сегодня.

Соответствия некоторых серий компактных люминесцентных ламп OSRAM, GE Lighting, PHILIPS приведены в табл. 1.35.

Соответствия некоторых серий КЛЛ OSRAM, GE Lighting, PHILIPSТаблица 1.35

OSRAM

GE Lighting

PHILIPS Lighting

Четырехвыводные компактные люминесцентные лампы для работы с внешним электронным ПРА

DULUX® S/E

Biax S/E

PL-S4-PIN

DULUX® D/E

Biax D/E

PL-C 4-PIN

DULUX® Т/Е (IN)

BiaxT/E

PL-T4-PIN

DULUX® L(SP)

BiaxL

PL-L 4-PIN

DULUX®F

—

—

—

Biax Q/E

Master PL-H

—

Biax2D/E

PL-Q Pro

Двухвыводные (co встроенным в цоколь стартером) компактные люминесцентные лампы для работы с внешним электромагнитным ПРА

DULUX®S

BiaxS

PL-S2-P1N

DULUX®D

Biax D

PL-C 2・PIN

DULUX®Т

BiaxT

PL-T2-PIN

—

Biax 2D

PL-Q Pro

Компактные люминесцентные лампы с интегрированным в цоколь электронным ПРА и предназначенные для непосредственной замены ламп накаливания

Dulux EL 2-turn Е14

Electronic Biax M

ECOTONE Economy

Продолжение табл. 1.35

Характеристики КЛЛ OSRAM LUMILUX® (группа цветопередачи 7В)Таблица 1.36

OSRAM

GE Lighting

PHILIPS Lighting

Dulux EL 24urn E27

Electronic Biax D

ECOTONE Economy

Dulux EL3-turn LONGLIFE, FACILITY ECONOMY VARIO, SENSOR

Electronic Biax T

PLE-T

Dulux EL Globe

Electronic Biax Globe

PL E-D Decor Globe EL/A, Vanity Globe BC-EL/A

-

Electronic BiaxQ

一

-

Genura R80 Induction Lamp

-

DULUX® EL CLASSIC

一

Ecotone AMBIANCE

DULUX® EL REFLECTOR

-

Reflector Flood BC-EUABR-30 Flood SLS/R30

CIRCOLUX®EL

-

FC8T9/SYS

-

-

Twister BC-EiyDT

Технические характеристики компактных люминесцентных ламп OSRAM LUMILUX® (группа цветопередачи 1В) приведены в табл. 1.36.

OSRAM

DULUX* Т

OSRAM

DULUX* Т/Е

OSRAMOSRAM

DULUX* DDULUX* D/E

OSRAMOSRAM

DULUX* SDULUX* S/E

Тип

Mow- HOCTb, Вт

Световой поток, лм, для ламп с цветностью

Длина L, мм

860, Daylight

640, Cooi White

830, Warm White

827, INTERNA

OSRAM DULUX® T

DULUXT13W/...

13

-

900

900

900

90

DULUXT18W/…

18

-

1200

1200

1200

100

DULUXT26W/.、.

26

一

1800

1800

1800

115

OSRAM DULUX® T/E

DULUXT/E13W/...

13

一

900

900

900

90

DULUXT/E18W/...

18

-

1200

1200

1200

100

DULUX T/E 26W/...

26

-

1800

1800

1800

115

DULUX T/E 32W/...

32

-

2400

2400

2400

131

DULUX T/E 42W/...

42

-

3200

3200

3200

152

DULUX T/E 57W/...

57

-

4300

4300

4300

181

OSRAM DULUX® D

DULUX DWW/...

10

-

600

600

600

87

DULUX D13W/...

13

一

900

900

900

115

DULUX D18W/...

18

-

1200

1200

1200

130

DULUX D26W/...

26

-

1800

1800

1800

149

OSRAM DULUX® D/E

DULUX D/E10W/...

10

-

600

600

600

87

DULUX D/E 13W/...

13

一

900

900

900

115

DULUX D/E 18W/...

18

-

1200

1200

1200

130

DULUX D/E 26W/...

26

-

1800

1800

1800

149

OSRAM DULUX® S

DULUX S5W/...

5

-

250

250

250

85

DULUX S7W/...

7

375

400

400

400

114

DULUX S9W/„.

9

565

600

600

600

144

DULUX S11W/...

11

850

900

900

900

214

OSRAM DULUX® S/E

DULUX S/E 5W/...

5

-

250

一

250

85

DULUX S/E 7W/...

7

-

400

400

400

114

DULUX S/E 9W/...

9

一

600

600

600

144

DULUX S/E 11W/...

11

一

900

900

900

214

OSRAM DULUX® F

DULUX F18W/...

18

一

1100

1100

1100

122

DULUX F24W/...

24

一

1700

1700

1700

165

DULUX F36W/...

36

-

2800

2800

2800

217

Продолжение табл. 1.36

Тип

Мощность, Вт

Световой поток, лм, для ламп с цветностью

Длина L, MM

860, Daylight

840, Cool White

830, Warm White

827, INTERNA

OSRAM DULUX® L

DULUX L18W/..,

18

-

1200

1200

1200

217

DULUX L24W/...

24

-

1800

1800

1800

317

DULUX L36W/...

36

2750

2900

2900

2900

411

DULUX L40W/...

40

3325

3500

3500

3500

533

DULUX L55W/...

55

4550

4800

4800

4800

533

DULUX L80W/...

80

-

6000

6000

-

570

Характеристики КЛЛ OSRAM DULUX® ELТаблица 1.38

Технические характеристики компактных люминесцентных ламп OSRAM LUMILUX® DE LUXE (группа цветопередачи 1А) приведены в табл. 1.37.

Характеристики КЛЛ OSRAM LUMILUX® DE LUXE (группа цветопередачи 1А)

Тип

Мощность, Вт

Световой поток, лм, для ламп с цветностью

Длина L, мм

950, Daylight

940, Cool White

930, Warm White

OSRAM DULUX® L

DULUX L18W/...

18

750

750

750

217

DULUX L24W/...

24

1200

1200

1200

317

DULUXL36W/…

36

1900

1900

1900

411

DULUX L40W/...

40

2200

一

—

533

DULUXL55W/…

55

3000

3000

3000

533

Таблица 1.37

Технические характеристики компактных люминесцентных ламп OSRAM DULUX® EL с цветностью 827 INTERNA приведены в табл. 1.38.

Мощ-

Световой поток,

Диаметр d,

Длина L,

ность, Вт

лм

мм

мм

OSRAM DULUX® EL Mini

DULUX EL 3W/827 El 4

3

100

30

115

DULUX EL5W/827 El 4

5

240

36

124

DULUXEL7W/827E14

7

400

45

136

DULUX EL11W/827 E14

11

600

45

148

OSRAM DULUX® EL

DULUX EL5W/827E27

5

240

36

121

DULUX EL 7W/827 E27

7

400

45

131,5

DULUX EL 11W/827 E27

11

600

45

143

DULUX EL 15W/827 E27

15

900

52

140

DULUX EL 20W/827 E27

20

1200

52

153,5

DULUX EL 23W /827 E27

23

1500

58

173

OSRAM DULUX® EL CLASSIC

DULUX EL CL В 5W/827 E14

5

150

46

131

DULUX ELCLA5W /827 E27

5

150

60

111

DULUXELCLB7W/827 E14

7

280

46

131

DULUX ELCLA7W /827 E27

7

350

60

111

DULUX EL CL A 10W /827 E27

10

500

60

123,5

DULUX EL CL A 11W/827 E27

11

550

70

147

DULUX EL CL A 15W /827 E27

15

800

70

149,5

OSRAM DULUX® EL FACILITY

DULUX EL FCY10W /827 E27

10

500

45

129

DULUX EL FCY 10W /827 E14

10

500

45

133

DULUX EL FCY 14W/827 E27

14

800

52

131

OSRAM DULUX® EL SENSOR PLUS

DULUX EL 15W/Sensor

15

900

52

140

OSRAM DULUX® EL REFLECTOR

DULUX EL-RI 5W/827 E27

15

335

102

143

DULUX EL-R 20W/827 E27

20

450

117,5

161

OSRAM DULUX® ELGLOBE

DULUX EL GL 15W/827 E27

15

700

100

169

DULUX EL GL 20W /827 E27

20

1150

120

190

OSRAM CIRCOLUX®EL

CIRCOLUX EL 24W /827 E27

24

1700

225

99

OSRAM DULUX® EL VARIO

DEL VAR 23W/827 E27

23

1500

58

173

Глава 1

Технические и зксплуатационнне особенности ПЛ

75

OSRAM

DULUX* EL

E14

¥

OSRAM

DULUX* EL 2-turn

E27

OSRAM

DULUX* EL

CLASSIC В

E14

OSRAM

DULUX* EL

CLASSIC A E27

Продолжение табл. 1.39

OSRAM

DULUX* EL

2-tum E14

Лампа OSRAM DULUX®

Напряжение лампы, В

Ток ламы, мА

Яркость, кд/см2

при 50 Гц

при ВЧ ПРА

при 50 Гц

при ВЧ ПРА

DULUX L 24W

87

75

345

300

2,1 ,

DULUX L36W

106

90 П

435

360

2,8

DULUX L40W

126

-

320.

2,3

DULUX L55W

—

101

-

550

3,2

DULUXF18W

58

50

375

320

2,4

DULUX F24W

87

75

345

300

2,5

DULUX F36W

106

90

435

360

3,0

Технические характеристики ламп OSRAM DULUX® приведены в табл. 1.39.

Технические характеристики ламп OSRAM DULUX®

耳党审审

G24d-3GX24d-1GX24d-2GX24d-3

Лампа OSRAM DULUX®

Напряжение лампы, В

Ток ламы, мА

Яркость, кд/см2

при 50 Гц

при ВЧ ПРА

при 50 Гц

при ВЧ ПРА

DULUX S5W

35

一

180

-

2,5

DULUX S7W

47

-

175/180

—

2,6

DULUX S9W

60

-

170/180

2,8

DULUX S11W

91

-

155/-

-

2,7

DULUX D 10W

64

一

190

一

4,0

DULUX D 13W

91

一

175

一

4,0

DULUX D18W

100

-

220

-

4,5

DULUX D26W

105

-

325

-

5,5

DULUX T13W

91

一

175

一

4,2

DULUX T18W

100

-

225

一

4,7

DULUX T26W

105

-

325

一

6,0

DULUX S/E5W

35

27

180

190

2,5

DULUX S/E7W

47

37

175

175

2,6

DULUX S/E9W

60

48

170

170

2,8

DULUX S/E 11W

91

75

155

150

2,7

DULUX D/E10W

64

51

190

190

4,。

DULUX D/E13W

91

77

175

165

4,0

DULUX D/E18W

100

80

220

210

4,5

DULUX D/E26W

105

80

325

300

5,5

DULUX T/E13W

91

77

175

165

4,2

DULUX T/E 18W

100

80

220

210

4,7

DULUX T/E 26W

105

80

325

300

6,0

DULUXT/E 32W

一

100

-

320

6,5

DULUX T/E 42W

-

135

-

320

7,0

DULUXT/E 57W

-

182

一

320

7,0

DULUXL18W

58

50

375

320

2,1

Таблица 1.39

f f

G24d-1

Для работы с ВЧ ПРА

® У

G24q-3

О [О ю о w w W W

GX24q-1GX24q-2GX24q-3GX24q-4

G24q-1G24q-2

Для работы с ВЧ ПРА

Для прямого подключения к сети

Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/E при- ведены в табл. 1.40. В табл. 1.41 приведены характеристики этих ламп.

Габаритные размеры КЛЛ фирмы GE Lighting серии В/ах™ Q/EТаблица 1.40

Мощность лампы, Вт

Габаритные размеры, мм, не более

А

В

С

L

D

MOL

42

51

51

163,3

135,5

58

154

57

51

51

163,3

135,5

58

178

70

51

51

193,3

165,5

58

208

Мощность, Вт

Код цветности

Световой поток, лм

Номинальный средний срок службы, тыс. ч

Напряжение лампы, В

Токламы, А

42

830

3200

10...12

140

0,3

835

840

57

827

4300

10...12

182

0.32

830

835

840

850

Характеристики КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ Q/E

Таблица 1.41

Продолжение табл. 1.41

Мощность, Вт

Код цветности

Световой поток, лм

Номинальный средний срок службы, тыс. ч

Напряжение лампы, В

Ток ламы, А

70

827

5200

10...12

219

0,32

830

835

840

850

Характеристики КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ 2D®/E (4 штырьковая) приведены в табл. 1.42.

Характеристики КЛЛ фирмы GE Lighting серии Biax™ 2D®/EТаблица 1.42

Мощность, Вт

Код цветности

Световой поток, лм

Номинальный средний срок службы, тыс. ч

Длина, мм

10

827

650

10

92

835

16

827

1050

10

142

835

21

827

1350

10

142

835

860

28

827

2050

10

205

835

840

38

827

2850

10

205

835

55

827

4000

10

205

835

1 ・7・ Безэлектродные индукционныелюминесцентные лампы

Исследования возможностей использования электромагнитных колебаний высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ) для возбуждения светоизлучающего разряда, проводившиеся учеными в течение более ста лет, привели к созданию в последнем десятилетии XX века безэлектрод- ных источников света. И тем самым открыли дорогу для нового этапа в

развитии светотехники, связанного с внедрением долговечных и высокоэффективных индукционных и микроволновых ламп.

90-е годы прошлого столетия были ознаменованы эпохальным событием в концепции развития люминесцентных ламп. Лидерами в сфере производства и разработки светотехнических изделий и систем ——фирмами PHILIPS Lighting, GE Lighting (Дженерал Электрик Лайтинг) и OSRAM — были разработаны и внедрены в производство безэлектрод- ные индукционные люминесцентные лампы (ИЛЛ).

В этих лампах, как и в других люминесцентные лампах, для возбуждения свечения люминофоров используется газовый разряд в парах ртути и инертного газа (аргон или криптон). Поддержание разряда осуществляется за счет энергии электромагнитного поля, которое создается в непосредственной близости от разрядного объема. Создание безэлектродных ИЛЛ стало возможным благодаря успехам полупроводниковой электроники, которые позволили разработать малогабаритные и сравнительно дешевые источники высокочастотной (ВЧ) энергии с высоким КПД.

Все возможные типы безэлектродных ИЛЛ состоят из трех основных узлов: малогабаритного источника ВЧ энергии, устройства для эффективной передачи ВЧ энергии в разряд, называемого индуктором, и разрядного объема.

Первые серийные образцы безэлектродных индукционных люминесцентных ламп (ИЛЛ) были выпушены компанией PHILIPS Lighting в 1991—1992 гг. под торговой маркой QL (Quality Lighting). Эти люминесцентные источники света, максимально приближенные по форме к лампе накаливания общего назначения (рис. 1.20).

Рис. 1.20. Внешний вид лампы OL

Колба лампы имеет цилиндрическое углубление для размещения индуктора, покрыта изнутри люминофором и наполнена инертным газом с небольшим количеством ртути в виде амальгамы. Индуктор (соленоид) с ферритовым сердечником, на который надета колба, генерирует индуктивность выходного контура транзисторного ВЧ-генератора и связан с ним через коаксиальный кабель для уменьшения потерь на ВЧ-излучение (рис. 1.21).

Рис. 1.21. Строение лампы OL

( Электромагнитное поле индуктора на частоте 2,65 МГц возбуждает разряд в парах ртути с УФ-излучением, воздействующим на люминофор- I ное покрытие из трехкомпонентной смеси гексагональных алюминатов, [активированных редкоземельными элементами, а люминофор, в свою ， очередь, излучает видимый свет (рис. 1.22,1.23).

Время полного разгорания разряда — около 1 мин. Люминофор и I стекло защищены от ртутного загрязнения светопрозрачной защитной j пленкой (как и в ЛЛ типа Т5), обеспечивающей спад светового потока I менее 10% после 10...20 тыс. ч и 25% после 60 тыс. ч работы лампы. Без защитной пленки 25%-ный спад светового потока происходит после 8 тыс. ч, т. е. срок службы лампы QL с защитной пленкой увеличивается почти на порядок. (Отметим, что срок службы этих ламп существенно превышает срок службы транзисторов в ВЧ-генераторах.)

Рис. 1.23. Излучение света люминофором

На рис. 1.24 показаны зависимости количества исправных ламп и падения светового потока от времени работы ламп в часах.

Благодаря чрезвычайно большому сроку службы ИЛЛ представляют собой идеальный источник света для освещения цехов с непрерывным режимом работы и в случаях, когда доступ к светильникам при обслуживании затруднен, например, при значительной высоте установки (потолки) и загроможденности зон подхода, а также там, где замена ламп связана со значительными материальными затратами.

Впервые лампы типа QL мощностью 85 Вт были использованы в светильниках, изготовленных в стиле газовых фонарей и установленных на одной из площадей Парижа, а также в пешеходной части Елисейских полей. Лампы QL мощностью 55 Вт были использованы впервые в установках с полыми протяженными световодами в парапетной системе освещения пешеходных и велосипедных дорожек нового моста в г. Грон- нингене (Голландия). В [2] приведено множество примеров применения ламп типа QL в установках наружного и внутреннего освещения: среди них подсветка часов на башне Биг Бен, освещение Палаты лордов в Парламенте Великобритании, туннеля на автостраде между городами

H-qusBR asTTIQalogedH-qusBR asTTIQaloged

H-qusBR asTTIQaloged

H-qusBR asTTIQaloged

Время горения

Время горения

Спад светового потока

Рис. 1.24. Зависимости количества исправных ламп и падения светового потока от времени работы

Веве и Монтре на берегу Женевского озера, железнодорожного вокзала для высокоскоростного экспресса в Брюсселе, крупных торговых центров в Мадриде, Барселоне, Гамбурге и т. д. В этих осветительных устройствах, в основном, использовались лампы QL мощностью 165 Вт.

QL85Br/827

Дальнейшее увеличение мощности ламп типа QL ограничено возможностями теплоотвода от индуктора и допустимыми уровнями электромагнитных излучений. По напряженности электрического поля предельно допустимый уровень (ПДУ) излучения на рабочих местах в течение дня для частот от 60 кГц до 3 МГц составляет 50 В/м, а по напряженности магнитного поля — 5 А/м. Отметим, что в лампах типа QL и Genura разряд оказывает некоторое экранирующее воздействие на уровень ВЧ-излучений индуктора.

В табл. 1.43 приведены технические характеристики QL.

Б004003002001000500400300200100。

T§x^^>mx2 MW工誘>生н

QL55BT/827

300400

QL55Bt/830

о о о о о 8 0 0 0 0 4 3 2 1 ^iixs^s

11，X*LN, 300 400 500 QL55BT/840

0

300400500

Рис. 1.26. Спектр ламп QL

2WWHtn>m* 工

300400

QL 85BT/830

300400

QL85BT/840

1й^I г 700 Длина волны, нм

Параметр

QL 55W

QL85W

QL165W

Мощность системы QL, Вт

55

85

165

Световой поток, лм

3500

6000

12000

Световая отдача, лм/Вт

65

72

73

Цветовая температура излучения, К

2700

2700

-

3000

3000

3000

4000

4000

4000

Индекс цветопередачи, Яа

более 80

более 80

более 80

Максимальное время зажигания и пережигания, с

0,5

0,5

0,5

Диапазон рабочих температур окружающего воздуха (в закрытом светильнике), *С

от-20 до+65

от-20 до+65

от -20 до +65

Характеристики ИЛЛ QLТаблица 1.43

Длина волны,нм

Длине волны, нм

Цена комплекта QL составляет около 250 евро.

Следующим этапом развития ИЛЛ являлось создание в 1994 году фирмой GE Lighting компактной лампы типа Genura (рис. 1.27), в которой благодаря достижениям современной микроэлектроники ВЧ-генератор был размещен в цоколе лампы.

Genura была разработана в различных отделениях фирмы «Дженерал Электрик», расположенных в США (г. Кливленд), Англии (г. Энфильд и г. Ле- 飞стер) и Венгрии (г. Будапешт и г. Надьканижа). Промышленные образцы ламп были созданы в течение 1994 г. под руководством Центра исследований и разработок концерна General Electric в г. Скенектади (штат Нью-Йорк). В Европе серийное производство было освоено в Венгрии (г. Надьканижа) на

Рис. 1.27. Внешний вид лампы Genura

заводе «Дженерал Электрик Лайтинг», ранее принадлежавшем фирме «Тунгсрам» (Tungsram).

В отличие от QL, Genura относится к группе компактных ЛЛ (ВЧ генератор находится в цоколе лампы) и предназначена для непосредственной замены стандартных ламп накаливания.

На рис. 1.28 показана эквивалентная замена рефлекторного светильника с лампой накаливания на безэлектродную ИЛЛ Genura.

Рис. 1.28. Замена ЛН на ИЛЛ Genura а рефлекторном светильнике

Замена ЛН лампой Genura обеспечивает экономию электроэнергии в 4...5 раз и повышает продолжительность эксплуатации в 10...15 раз. Так, экономический эффект при замене ЛН типа R80 лампами Genura (при высокой начальной стоимости лампы Genura — около $ 25) достигается нерез 8 месяцев, а в течение всего срока службы (15 тыс. ч) эксплуатация ЮО шт. ламп Genura обеспечивает общую экономию более $20000.

По форме колбы и габаритным размерам лампа Genura™ R80 соответствует зеркальной ЛН типа R80 (100 Вт). В прицокольной части лампы размещен транзисторный генератор частотой 2,5 МГц, потребляющий 23 Вт от сети переменного тока напряжением 230 В. Колба лампы Genura покрыта изнутри люминофором марки «Полилюкс» и наполнена ксеноном с небольшим количеством ртути. Внутреннее строение лампы Genura показано на рис. 1.29.

Гарантированный срок службы лампы Genura фирма GE Lighting скромно заявила как 15000 ч, ссылаясь на стандарт IEC 969.

Расположение индуктора с ферритовым сердечником внутри колбы лампы соответствует конструкции безэлектродной ИЛЛ типа QL. То обстоятельство, что ВЧ-генератор находится в самой лампе, ограничивает ее мощность и срок службы, который в основном определяется тепловой

действие слабого ВЧ-разряда, по-видимому, считается недостаточным, и в целях снижения уровня электромагнитных излучений от индуктора на поверхности колбы под слоем люминофора нанесено проводящее покры

Рис. 1.29. Внутреннее строение лампы GenuraРис. 1.29. Внутреннее строение лампы Genura

Рис. 1.29. Внутреннее строение лампы Genura

Рис. 1.29. Внутреннее строение лампы Genura

тие из тонкой пленки окиси цинка.

ИЛЛ типа Genura снабжена отражателем из белого полипропилена марки Валокс, сохраняющего свою форму при изменении температуры от-20℃до+120℃.厂

Технические характеристики ИЛЛ Genura приведены в табл. 1.44, а на рис. 1.30 показаны габаритные размеры этой лампы.

Параметры

Значение

Мощность лампы, Вт

23

Потребляемый ток, А

0,21

Световой поток, лм

1100

Световая отдача, лм/Вт

48

Цветовая температура излучения, К

2700

3000

Индекс цветопередачи,佬

82

Минимальная допустимая температура окружающего воздуха, "С

-20

Масса лампы, г

200

\ Цоколь

Е27

Таблица 1.44

Технические характеристики ИЛЛ Genura

А= 129 мм В = 82 ммС = 101 ммА= 129 мм В = 82 ммС = 101 ммР“с. 1.30. Габаритные размеры ИЛЛ GenuraР“с. 1.30. Габаритные размеры ИЛЛ GenuraРис. 1.31. Внешний вид лампн ENDURA®Рис. 1.31. Внешний вид лампн ENDURA®Лампы типа Genura использовали при освещении зала ожидания аэропорта в Копенгагене и подсветке памятника русскому промышленнику Н. Демидову во Флоренции.

А= 129 мм В = 82 мм

С = 101 мм

А= 129 мм В = 82 мм

С = 101 мм

Р“с. 1.30. Габаритные размеры ИЛЛ Genura

Р“с. 1.30. Габаритные размеры ИЛЛ Genura

Рис. 1.31. Внешний вид лампн ENDURA®

Рис. 1.31. Внешний вид лампн ENDURA®

Не отстала от своих собратьев и германская фирма OSRAM. В конце 1990-х годов фирма OSRAM разработала и освоила выпуск своей оригинальной безэлектродной индукционной люминесцентной лампы, которая получила название ENDURA® (рис. 1.31).

Конструкция этой лампы отличается тем, что индуктор располагается вне колбы. Колба лампы ENDURA® представляет собой замкнутую трубку, изогнутую в виде скругленного по углам прямоугольника. В коротких участках прямоугольника расположены два индуктора с ферритовыми кольцами.

На рис. 1.32 показано строение лампы ENDURA®.

Такое устройство допускает значительное увеличение мощности и снижение частоты электромагнитных колебаний, возбуждающих разряд в лампах ENDURA®, по сравнению с ИИЛ, в которых индуктор располагается внутри колбы лампы. Частота поступающего тока на индуктор от ВЧ генератора QUICKTRONIC® составляет всего 250 кГц.

Использование стойких узкополосных люминофоров позволило существенно увеличить удель-

Рис. 1.32. С丁роенме лампы ENDURA®

ную нагрузку и уменьшить габариты ламп ENDURA®, а использование амальгамы ртути привело к ослаблению зависимости светового потока от температуры. Достигнутые мощности не являются предельными. Однако повышение мощности лампы до 150...200 Вт и выше, по-видимому, ограничено в данной конструкции уровнями электромагнитных излучений, для снижения которых необходимы специальные экраны：

Конструкция лампы ENDURA® удобна для ее использования в плоских светильниках, в которых также размещаются компактные генераторы QUICKTRONIC®, работающие на частоте 250 кГц.

В рекламных проспектах фирмы OSRAM обращается внимание на то, что световой поток ламп ENDURA® сохраняется неизменным в широком интервале температур. Они надежно зажигаются при температуре до -30 ℃, обеспечивают мгновенное повторное зажигание почти на полной мощности и обладают хорошей коммутационной способностью. Их срок службы составляет 60 тыс. ч и ограничен долговечностью электронных генераторов.

Отмеченные особенности ламп ENDURA® позволяют использовать их в экстремальных условиях эксплуатации.

На рис. 1.33 показаны габаритные размеры ламп ENDURA®, в табл. 1.45 приведены их технические характеристики.

Технические характеристики ламп OSRAM ENDURA®Таблица 1.45

Параметры

ENDURA® 75W

ENDURA® 100W

ENDURA® 150W

Мощность системы ENDURA®, Вт

75

100

150

Световой поток, лм

6500

8000

12000

Световая отдача, лм/Вт

80

80

80

Цветовая температура излучения, К

3000

3000

3000

4000

4000

4000

Индекс цветопередачи, Яа

более 80

более 80

более 80

Потребляемой ток. А, от сети 220 В

0,4

0,64

0"

Диапазон рабочих температур окружающего воздуха (в закрытом светильнике), "С

от -25 до +50

от -25 до +50

от -25 до +50

Габаритные размеры (рис. 1.33)

Колбы (1)

L = 313mm

В= 139 MM Н =72 мм

L = 313mm

В = 139 мм

Н = 72 мм

L = 414mm

В ^ 139 мм

Н = 72 мм

QUICKTRON1C®

S-исполнение(2)

L= 181 мм В = 99 мм Н = 42 мм

QUICKTRONIC® L-исполнение(3)

L = 423 мм

В = 40 мм

Н =30 мм

В США и Канаде OSRAM известна под именем SYLVANIA, а без-： электродная ИЛЛ ENDURA® называется ICETRON.Цена комплекта ENDURA® составляет около 150 евро.В США и Канаде OSRAM известна под именем SYLVANIA, а без-： электродная ИЛЛ ENDURA® называется ICETRON.Цена комплекта ENDURA® составляет около 150 евро.

В США и Канаде OSRAM известна под именем SYLVANIA, а без-： электродная ИЛЛ ENDURA® называется ICETRON.

Цена комплекта ENDURA® составляет около 150 евро.

В США и Канаде OSRAM известна под именем SYLVANIA, а без-： электродная ИЛЛ ENDURA® называется ICETRON.

Цена комплекта ENDURA® составляет около 150 евро.

Лампа OSRAM ENDURA® разработана специально для таких областей применения, в которых замена ламп представляет собой очень трудоемкий процесс, например, в наружном освещении, для промышленных цехов с высокими потолками или систем освещения в туннелях.

В области создания светильников с лампами ENDURA® особенно преуспела фирма «Адольф Шух» в г. Вормсе (Германия). Ее специалисты разработали светильники, предназначенные для экстремальных климатических условий в камерах глубокой заморозки, смонтировали в 1998 г. светотехническую систему, состоящую из ста светильников с лампами ENDURA® по 150 Вт, в цехе хлорного газа химического объединения «Buna-Leuna-Olefinverbund» и создали взрывозащищенные светильники класс f «повышенная безопасность».

лением —лением —ЭлектродыЭлектродыРис. 2.1. Стартерная схема электромагнитного ПРА: Е7, С7 — стартер; С2 - служит для повышения коэффициента мощности (он же помехоподавляющий) конденсатор; LL1 — токоограничительный дроссель; SA1 — включатель/выключатель.Рис. 2.1. Стартерная схема электромагнитного ПРА: Е7, С7 — стартер; С2 - служит для повышения коэффициента мощности (он же помехоподавляющий) конденсатор; LL1 — токоограничительный дроссель; SA1 — включатель/выключатель.ТрубкаТрубка

лением —

лением —

Электроды

Электроды

Рис. 2.1. Стартерная схема электромагнитного ПРА: Е7, С7 — стартер; С2 - служит для повышения коэффициента мощности (он же помехоподавляющий) конденсатор; LL1 — токоограничительный дроссель; SA1 — включатель/выключатель.

Рис. 2.1. Стартерная схема электромагнитного ПРА: Е7, С7 — стартер; С2 - служит для повышения коэффициента мощности (он же помехоподавляющий) конденсатор; LL1 — токоограничительный дроссель; SA1 — включатель/выключатель.

Трубка

Трубка

ГЛАВА 2

ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИЕ АППАРАТЫ,ИЛИ КАК ПРАВИЛЬНО ЗАЖЕЧЬ И ПИТАТЬЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ

Электромагнитные ПРА.Принцип работы и недостатки

Как мы уже знаем, для нормальной работы ЛЛ необходим пускорегулирующий аппарат (сокращенно ПРА) — электротехническое устройство, обеспечивающее режимы зажигания и нормальной работы люминесцентной лампы. ПРА работает в электрической цепи с ЛЛ и служит, главным образом, для стабилизации тока при разряде в ЛЛ.

Наиболее распространенной и простой схемой включения люминес-

центной лампы является стартерная (с простым индуктивным сопротив- дросселем, рис. 2.1).

Рассмотрим принцип работы схемы. Холодная люминесцентная лампа EL имеет высокое сопротивление между своими электродами. Поэтому при включении напряжение сети, проходя через накальные электроды лампы, целиком падает па ключевом элементе стартера. Ключевой элемент ——это небольшая неоновая лампочка, имеющая два электрода. Один из электродов жесткий и неподвижный, а другой —— биметаллический (могут быть и оба биметаллическими в зависимости от типа стартера), изгибающийся при нагреве и замыкающий цепь в

Рис. 2.2. Упрощенная электрическая схемаРис. 2.2. Упрощенная электрическая схеманагретом состоянии. В холодном состоянии он разомкнут. Посколькунагретом состоянии. В холодном состоянии он разомкнут. Посколькуна электродах этого ключа появляется разность электрических потен- циалов, газ в колбе стартера ионизируется и разогревает биметаллическую пластинку. В какой-то момент ключ стартера замыкается, и появившийся в цепи электрический ток начинает «накачивать» в дроссель L энергию. Кроме того, этот ток разогревает электроды люминесцентной лампы. Разогретым электродам присущ эффект термоэлектронной эмиссии, широко использующийся в электронных лампах, кинескопах, вакуумных индикаторах. Итак, в наполняющем баллон лампы газе появляются свободные заряды. Одновременно с этим, после замыкания ключевого элемента стартера, разряд в нем гаснет, биметаллическая пластина остывает и затем ключ размыкается. Энергия, накоп- ленная в индуктивном элементе L, переходит в заряд конденсатора С. Резонансный бросок напряжения на конденсаторе, величина которого превышает напряжение питания, достаточен для полной ионизации газа внутри колбы люминесцентной лампы и ее зажигания. Зажигание характеризуется резким падением сопротивления газового промежутка люминесцентной лампы. После зажигания стартер оказывается отключенным, поскольку его сопротивление много больше сопротивления горящей лампы. Дроссель же, являясь индуктивным сопротивлением, поддерживает рабочее напряжение на электродах лампы (ограничивает ток, проходящий через лампу). Если по каким-либо причинам лампа не зажигается (например, слишком рано происходит размыкание биметал- лика), лампа входит 呼 аварийный режим работы, который сопровождается вспышками фальстарта.

Рис. 2.2. Упрощенная электрическая схема

Рис. 2.2. Упрощенная электрическая схема

нагретом состоянии. В холодном состоянии он разомкнут. Поскольку

нагретом состоянии. В холодном состоянии он разомкнут. Поскольку

Данная схема, как и другие классические электромагнитные пускоре

гулирующие аппараты, имеют ряд существенных недостатков:

вредное и неприятное мерцание 100 Гц, а в приэлектродных областях —50 Гц (лампа питается переменным напряжением низкой частоты, и в паузах, при переходе сетевого напряжения через ноль.

газ успевает деионизироваться, что можно описать как характерное мерцание);

наличие громоздкого (а в ряде случаев и весьма шумного) дросселя и ненадежного стартера, а вышедший из строя стартер вызывает фальстарт лампы (визуально — несколько вспышек перед стабильным зажиганием). В свою очередь, фальстарт резко снижает срок службы люминесцентной лампы;

повышенный уровень шума и тепловыделения, возникающего при работе дросселя;

низкий коэффициент мощности (высокая мощность потерь);

нестабильность светового потока при колебаниях напряжения сети.

Первым шагом по модернизации электромагнитного ПРА и устранения некоторых его недостатков является замена обычного стартера на электронный.

Электронные стартеры

Наиболее простым решением повышения надежности работы электромагнитного ПРА является замена обычного биметаллического стартера на электронный.

Электронный стартер конструктивно полностью совместим с обыкновенным биметаллическим стартером (или стартером тлеющего разряда), и поэтому его установка не вызовет затруднений.

По сравнению с обычным стартером электронный имеет ряд преимуществ:

надежный поджиг лампы;

фиксированное время прогрева лампы, определяемое частотой питающей сети (либо задается программно);

увеличенный срок службы благодаря отсутствию механических частей;

отсутствие электромагнитных помех;

автоматический сброс при перебоях в напряжении питания;

широкий диапазон рабочих температур (от -30 до +85 ℃);

защита от перегрузок по току;

отключение стартера при старении лампы, что позволяет избежать перегрева балластного устройства.

Электронные стартеры выпускают многие фирмы; наиболее известная на нашем рынке — это PHILIPS, которая выпускает электронные стартеры следующих типов:

S2-E для ламп мощностью 18...22 Вт;

S10-E для ламп мощностью 30...65 Вт (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Внешний вид электронного стартера S10-EРис. 2.3. Внешний вид электронного стартера S10-E

Рис. 2.3. Внешний вид электронного стартера S10-E

Рис. 2.3. Внешний вид электронного стартера S10-E

Фирма OSRAM тоже выпускает электронные стартеры под названием DEOS ST 171 и DEOS ST 173:

DEOS ST 171 для ламп мощностью 32...58 Вт;

DEOS ST 173 для ламп мощностью 15...30 Вт.

На рис. 2.4 показан внешний вид электронных стартеров DEOS.

Рис. 2・4・ Внешний вид электронных стартеров DEOSРис. 2・4・ Внешний вид электронных стартеров DEOS

Рис. 2・4・ Внешний вид электронных стартеров DEOS

Рис. 2・4・ Внешний вид электронных стартеров DEOS

Схемотехнически электронный стартер в большинстве случаев содержит два основных функциональных узла:

схему управления; /

высоковольтный коммутационный узел.

Например, специализированная микросхема электронного стартера UBA2000T (фирмы PHILIPS) и высоковольтный тиристор TN22

(фирмы STMicroelectronics). Либо EFS2A-CD и EFS21-TL5 из так называемого набора микросхем EFS STARLIGHT KIT (рис. 2.5) от фирмы STMicroelectronics (http://www.st.com).

Рис. 2.5. Внешний вид EFS2A-CD и EFS21-TL5 из набора микросхем EFS STARLIGHT KITРис. 2.5. Внешний вид EFS2A-CD и EFS21-TL5 из набора микросхем EFS STARLIGHT KIT

Рис. 2.5. Внешний вид EFS2A-CD и EFS21-TL5 из набора микросхем EFS STARLIGHT KIT

Рис. 2.5. Внешний вид EFS2A-CD и EFS21-TL5 из набора микросхем EFS STARLIGHT KIT

Рассмотрим более подробно электронный стартер, реализованный на спеииализированной микросхеме фирмы PHILIPS — UBA2000T.

UBA2000T представляет собой интегральную схему, используемую в электронных стартерах для люминесцентных ламп, предназначенных для замены обыкновенных биметаллических стартеров.

ЕвввV-00号9 一и叵叵вЕвввV-00号9 一и叵叵вТестовый выводНе используетсяНапряжение питанияНе используетсяТестовый выводНе используетсяНапряжение питанияНе используетсяКорпус типа: S0-8

ЕвввV-00号9 一и叵叵в

ЕвввV-00号9 一и叵叵в

Тестовый вывод

Не используется

Напряжение питания

Не используется

Тестовый вывод

Не используется

Напряжение питания

Не используется

Напряжениие на датчике тока Vsense

Общий GND

Входное напряжение VINВходное напряжение VINВыходное напряжение VOUT

Входное напряжение VIN

Входное напряжение VIN

UBA2000T 2С

Микросхема управляет предварительным прогревом электродов лампы и ее поджигом. Время прогрева лампы строго определено путем использования делителя частоты питающей сети. При выходе лампы из строя схема автоматически отключается после семи неудачных попыток поджига, предотвращая таким образом возможность перегрева балластного устройства. В случае возникновения перебоев в напряжении питания схема автоматически сбрасывается в исходное состояние и обеспечивает повторный поджиг лампы.

looGcvmn 一 qsoXQOdMsslxsHehQSaJ方芝ФХ。・9・z .os^

(9

Микросхема UBA2000T обеспечивает выполнение последовательности действий, необходимых для поджига люминесцентной лампы. Способы включения микросхемы в цепи питания лампы приведены на рис. 2.6.

Сетевое напряжение выпрямляется и делится при помощи внешних резисторов R1 и R2 до необходимого уровня. При включении питания буферный конденсатор С1 заряжается через резистивный делитель и внутренний ключ S1; напряжение на конденсаторе используется для

VinVin0^60^6Vsense GNDVsense GNDРис. 2.7. Функциональная блок-схема UBA2000TРис. 2.7. Функциональная блок-схема UBA2000T

Vin

Vin

0^6

0^6

Vsense GND

Vsense GND

Рис. 2.7. Функциональная блок-схема UBA2000T

Рис. 2.7. Функциональная блок-схема UBA2000T

питания микросхемы. До тех пор, пока напряжение на буферном конденсаторе %с не превысит пускового уровня Исс (rst), осуществляется инициализация внутренних цепей микросхемы.

Когда напряжение питания Исс достигнет порога запуска Исс (^0 и пиковое значение Иш станет больше 々n (т。есть сетевое напряжение находится вблизи своего пикового значения), происходит открывание внешнего силового ключа. В результате через электроды лампы, силовой ключ н интегральный датчик тока начинает протекать ток прогрева электродов лампы.

На протяжении всего периода времени, пока замкнут внешний силовой ключ, питание микросхемы осуществляется за счет буферного конденсатора С1. Типичная форма напряжения на выводе 6 (Исс) представлена на рис. 2.8.

На протяжении периода прогрева электродов лампы происходит разряд конденсатора.

Напряжение с токоизмерительного резистора поступает на компаратор, выходной сигнал которого используется в качестве тактового сигнала для внутреннего счетчика. Этим счетчиком определяется время прогрева электродов лампы, равное 1,52 с при частоте питающей сети 50 Гц. Благодаря использованию счетчика время прогрева выдерживается очень точно, так как зависит только от частоты питаюшей сети.

После предварительного прогрева электродов лампы внешний силовой ключ размыкается в момент времени, когда напряжение на токоизмерительном резисторе соответствует протекающему току не менее 285 мА. В результате прерывания тока в цепи, содержащей индуктивную

4 Зак. 255

нагрузку, происходит генерация высоковольтного импульса, который осуществляет поджиг люминесцентной лампы.

После успешного поджига лампы напряжение на ней становится значительно ниже сетевого. В результате напряжение питания микросхемы не превышает порогового уровня, необходимого для ее работы.

На рис. 2.8 приведена форма напряжения питания микросхемы при поджиге лампы после второй попытки.

Во время прогрева электродов лампы питание микросхемы осуществляется за счет энергии, запасенной в буферном конденсаторе, и напряжение питания постепенно снижается. Если после подачи высоковольтного импульса не произошло поджига лампы, то внешний силовой ключ остается закрытым, и напряжение на буферном конденсаторе снова повышается выше стартового уровня. Внешний силовой ключ снова замыкается и начинается следующий цикл прогрева и поджига лампы. При всех последующих попытках поджига, кроме первой, время прогрева уменьшено до 0,64 с, поскольку электроды лампы еще не остыли после предыдущих неудачных попыток поджига. Внутренний счетчик ограничивает число неудачных попыток поджига до 7. Это предотвращает мигание лампы в конце срока ее службы.

Микросхема UBA2000T содержит встроенные цепи защиты по току. Когда ток через резистор датчика превышает порог защиты (ZPROT), силовой ключ закрывается, и микросхема переходит в режим покоя. Выключение и повторное включение напряжения питания приводят к сбросу цепей защиты.

Диаграмма состояний микросхемы в процессе поджига лампы приведена на рис. 2.9.

Источник питания

При подаче напряжения питания на микросхему происходит заряд буферной емкости и разрешается работа внутреннего источника тока. Внутреннее напряжение питания микросхемы стабилизировано и не зависит от напряжения на буферном конденсаторе. Встроенный стабилитрон ограничивает напряжение на выводе 6 (Исс) на уровне Исс (s/).

Компараторы напряжения

Компараторы отслеживают напряжение на буферном конденсаторе и разрешают работу внутренних цепей микросхемы при достижении напряжением питания стартового уровня — Исс ($/). Для первона-

Рис. 2.9. Диаграмма состояний микросхемы UBA20。。丁 в процессе поджига лампы

чальной зарядки конденсатора требуется некоторый период времени “№ (см. рис. 2.8). Это время зависит от номинала конденсатора С1, тока потребления микросхемы и сопротивления внешнего делителя на входе %n (RI I |R2)・ После зарвда конденсатора С1 и при условии, что сетевое напряжение находится вблизи своего максимального значения, генерируется импульс тока, открывающий внешний силовой ключ.

В случае если напряжение питания падает до уровня, указывающего на отсутствие сетевого напряжения, внутренние цепи микросхемы сбрасываются, и она становится готова для осуществления прогрева и пуска лампы при повторном включении сетевого напряжения.

Триггер

Состояние внутреннего триггера отражает состояние внешнего силового ключа. Процесс установки триггера определяется состоянием компараторов напряжения, счетчика числа поджигов и режимом покоя микросхемы. Сброс триггера управляется таймером, датчиком тока и цепями защиты по току.

Датчик тока

Датчик тока управляет моментом выключения силового ключа и осуществляет генерацию тактовых импульсов для управления внутренними счетчиками микросхемы (рис. 2.10).

ГистерезисГистерезисТок через резистор датчикаТок через резистор датчика

Гистерезис

Гистерезис

Ток через резистор датчика

Ток через резистор датчика

Тактовый сигнал (на счетчик)

Генерация тактового сигнала при прогреве

Закрывание внешнего ключа при прогреве

Рис. 2.10. Генерация тактовых импульсов

Для правильной работы ток прогрева электродов лампы должен находиться в пределах допустимого диапазона /PR. Благодаря некоторому гистерезису отдельные пики тока прогрева электродов не оказывают влияния на состояние счетчика. Кроме того, цепи датчика тока осуществляют дополнительную низкочастотную фильтрацию сигнала, устраняющую влияние коротких импульсов тока на время прогрева электродов лампы.

Датчик фронта

Датчик фронта обеспечивает закрывание внешнего силового ключа на падающем фронте выпрямленного тока прогрева.

Счетчик

При подаче на счетчик тактового сигнала с удвоенной частотой питающей сети счетчик задает длительность первого прогрева электродов лампы и, если необходимо, длительность последующих шести прогревов.

Схема управления временем прогрева

В зависимости от состояния счетчика числа запусков выбирается большое (fpRF = 1,25 с) или малое (rPRN = 0,64 с) время прогрева.

Счетчик числа запусков

Число запусков подсчитывается отдельным счетчиком. После семи неудачных попыток запуска микросхема переводится в состояние покоя. В состоянии покоя потребляемый ток увеличивается, благодаря чему буферный конденсатор быстро разряжается при отключении стартера от источника питания. Это обеспечивает автоматический сброс стартера при «горячей» замене неисправной лампы.

Цепи защиты по току j

Если ток через измерительный резистор превышает пороговое значение /рвот，внешний силовой ключ закрывается. На протяжении несколь-

ких первых периодов открытого состояния силового ключа (времени блокировки ^d) работа цепей защиты по току запрещается. Благодаря этому переходные процессы при открывании ключа не приводят к срабатыванию цепей токовой защиты. В случае превышения током порогового значения происходит отключение силового ключа, и микросхема переводится в состояние покоя, предотвращая последующее открывание ключа. Из этого состояния микросхема может быть выведена только путем отключения напряжения питания.

Выходной буфер

Выходной буфер предназначен для управления внешним тиристором с малым входным током либо мощным полевым транзистором. В процессе включения микросхемы на ее выходе поддерживается низкий уровень, предотвращающий открывание силового ключа.

Силовой ключ на тиристоре

Как уже упоминалось, UBA2000T может работать совместно с высоковольтным тиристором TN22. Он представляет собой высококачественный несимметричный тиристор, изготовленный по высоковольтной р-п-р-п диффуз ио иной планарной технологии. Производитель — фирма STMicroelectronics (www.st.com). Тиристор выпускается в пластмассовых корпусах IPAK (ТО-251), DPAK (ТО-252) и предназначен для использования в электронных пусковых устройствах люминесцентных ламп.

IPAK (ТО-251) (TN22-H)IPAK (ТО-251) (TN22-H)DPAK (ТО-252) (TN22-B)DPAK (ТО-252) (TN22-B)

IPAK (ТО-251) (TN22-H)

IPAK (ТО-251) (TN22-H)

DPAK (ТО-252) (TN22-B)

DPAK (ТО-252) (TN22-B)

Основные технические характеристики тиристора TN22:

напряжение лавинного пробоя %r1200...1500 В;

ток удержания в открытом состоянии /н, не менее175мА;

управляющий ток 7G丁, не более1,5мА.

Максимальные значения параметров и режимов TN22: повторяющееся значение напряжения в закрытом состоянии

(при температуре кристалла 7j = 110 ℃) %rm40。В；

среднеквадратичное значение тока открытого тиристора

(при угле проводимости 180° и температуре корпуса

= 95 石)％ (rms):2А;

среднее значение тока открытого тиристора (при угле

проводимости 180° и температуре корпуса Тс = 95 ℃)厶(av)…1,8 А; неповторяющееся пиковое значение тока открытого тиристора

(при начальной температуре перехода 7j = 25 ℃):

при fp = 8,3 мс22 А;

при /р = 10 мс20 А;

предельное значение Z2Z при 命=10 мс2 А2-с;

критическая скорость нарастания тока в открытом

состоянии (при G = 5 мА и d/G /dt = 70 мА/мкс)50А/мкс;

рабочая температура кристалла 7J-40...+ 110 ℃;

температура хранения 異tg-40...+150 ℃.

Типичный пример использования микросхемы совместно с тиристором с малым входным током (типа TN22), используемым в качестве внешнего силового ключа, приведен на рис. 2б,а. При этом резистивный делитель входного напряжения подключается не к общему проводу, а к управляющему электроду внешнего ключа. Поскольку напряжение на управляющем электроде ключа мало, это не приводит к заметному изменению коэффициента деления.

Выходной буферный усилитель осуществляет генерацию импульса тока, необходимого для открывания внешнего ключа ТН1. Этот импульс тока синхронизирован с напряжением на выводе 4 (KIN). Силовой ключ открывается, когда напряжение KIN достигнет уровня 匕gn・ При этом ток через делитель R1 и R2 является составной частью тока, необходимого для открывания ключа. Если необходимо, то импульс тока повторяется каждые полпериода сетевого напряжения. Когда требуется закрыть внешний ключ, выходной буфер способен обеспечить большой втекающий ток, необходимый для надежного закрывания ключа.

Иногда бывает необходимо ограничить импульсный ток, протекающий при открывании ключа за счет разряда помехоподавляюшего конденсатора С2. Для этого последовательно с конденсатором может быть включен резистор R3. '

Силовой ключ на полевом транзисторе

Типовая схема использования микросхемы UBA2000T совместно с силовым ключом на полевом транзисторе приведена на рис. 2.6, б. В этом случае резистивный делитель подключается к общему проводу. Выходной буфер микросхемы работает аналогично предыдущему случаю. Импульс выходного тока заряжает затвор полевого транзистора. В результате транзистор открывается. Для удержания транзистора в проводящем состоянии используется высокоомный резистор, включенный между затвором транзистора и буферным конденсатором С1. Необходимость этого резистора вызвана тем, что выходной ток носит импульсный, а не непрерывный характер. Необходимо отметить, что использование резистора приводит к увеличению тока разряда буферной емкости С1.

Внутренний стабилитрон ограничивает напряжение на выходе микросхемы, а, следовательно, и на затворе полевого транзистора на уровне приблизительно 6,8 В.

Обе схемы применения требуют использования силового ключа с напряжением пробоя P^BR）AC или H（BR）DS, превышающим напряжение поджига люминесцентной лампы.

В табл. 2.1 приведены предельные значения параметров микросхемы UBA2000T.

Символ

Параметр

Условия

Значение

Единица измерения

не менее

не более

Выходное напряжение

См. примем. 1

—

6

В

Mn

Входное напряжение

См. примем. 2

一

125

В

к

Напряжение на тестовом выводе

—

—

6

в

UsENSE

Ток через резистор датчика тока

См. примем. 3

—

6

А

Вот

Суммарная мощность рассеяния

—

—

395

мВт

%TG

Температура хранения

—

-55

150

℃

「МВ

Рабочая температура окружающей среды

—

-40

85

•с

Предельные значения параметров микросхемы UBA2000T

Таблица 2. /

Примечания. 1. Вывод подключен к внутреннему стабилитрону с напряжением пробоя около 6,8 В.

2. Вывод подключен к внутреннему стабилитрону с напряжением пробоя 130…230 В. Ток через вывод должен быть ограничен на уровне 10 мА.

3. Импульсное значение при длительности импульса 2 мс.

Набор микросхем EFS STARLIGHT KIT фирмы STMicroelectronics (www.st.com) по своим функциональным возможностям и принципу работы схож с рассмотренной ранее UBA2000T.

Разработчики из STMicroelectronics разделили электронный стартер следующим образом: в микросхеме EFS2A-CD разместили все функциональные низковольтные узлы (генератор, детектор, счетчик, компаратор), а в микросхеме EFS21-TL5 — все силовые высоковольтные узлы (выходной буфер, высоковольтный коммутатор с цепочкой защиты) и источник питания для низковольтной EFS2A-CD (рис. 2.11, 2.12).

В отличие от UBA2000T электронный стартер, реализованный на EFS2A-CD и EFS21-TL5, работает только с индуктивным балластом.

В зависимости от использования микросхемы EFS2A-CD или EFS2B-CD будут доступны следующие интервалы прогрева электродов ЛЛ:

для EFS2A-CD: если вывод 2 микросхемы на земле — 1,5 с, если на Исс-2,65 с;

SO-14SO-14SI 14口 13n 12[ 11[ 10□ 9□ 8SI 14口 13n 12[ 11[ 10□ 9□ 8DRIVER: EFS2A-CD and : EFS2B-CDDRIVER: EFS2A-CD and : EFS2B-CD22334466匚 匚 匚E 匚 匚 匚匚 匚 匚E 匚 匚 匚G1G2VCCGND to be groundedDO NOT CONNECTto be groundedG1G2VCCGND to be groundedDO NOT CONNECTto be groundedдля EFS2B-CD: если вывод 2 микросхемы на земле — 0,74 с, если на Рес 一 1,24 С・

SO-14

SO-14

SI 14

口 13

n 12

[ 11

[ 10

□ 9

□ 8

SI 14

口 13

n 12

[ 11

[ 10

□ 9

□ 8

DRIVER: EFS2A-CD and : EFS2B-CD

DRIVER: EFS2A-CD and : EFS2B-CD

2

2

3

3

4

4

6

6

匚 匚 匚

E 匚 匚 匚

匚 匚 匚

E 匚 匚 匚

G1

G2

VCC

GND to be grounded

DO NOT CONNECT

to be grounded

G1

G2

VCC

GND to be grounded

DO NOT CONNECT

to be grounded

Stata tube detection

Preheat select

to be grounded

Shunt

to be grounded to be grounded

Pentawatt HVPentawatt HVASD™: EFS21-TL5Рис. 2.11. Назначение выводов микросхем EFS2A-ASD™: EFS21-TL5Рис. 2.11. Назначение выводов микросхем EFS2A-to be grounded

Pentawatt HV

Pentawatt HV

ASD™: EFS21-TL5

Рис. 2.11. Назначение выводов микросхем EFS2A-

ASD™: EFS21-TL5

Рис. 2.11. Назначение выводов микросхем EFS2A-

CDnE由21-TL5

Рис. 2.12. Типовая схема включения EFS2A-CD и EFS21-TL5

Электронный стартер, являясь составной частью электромагнитного ПРА, позволяет улучшить и облегчить процесс поджига ЛЛ, но решить все проблемы с питанием ЛЛ возможно только с помошью электронного высокочастотного ПРА.

Электронный ПРА — балласт,с которым не утонешь

Широкое использование электронных ПРА (они же ЭПРА, они же электронные балласты) связано с рядом их существенных достоинств и преимуществ по сравнению с электромагнитными ПРА.

Разделим их на четыре группы.

Влияние на здоровье:

приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума благодаря работе в высокочастотном диапазоне (30...100 кГц);

слабое электромагнитное поле.

Комфортность:

надежное и быстрое (без мигания) зажигание ламп;

стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напряжения;

возможность регулировки светового потока;

отключение по истечении срока службы лампы.

Экономичность:

высокое качество потребляемой электроэнергии ——близкий к единице коэффициент мощности благодаря потреблению синусоидального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании активного корректора мощности);

уменьшенное на 20% энергопотребление (при сохранении светового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокий КПД ЭПРА по сравнению с классическими электромагнитным ПРА;

увеличенный на 50% срок службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска;

снижение эксплуатационных расходов за счет сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;

дополнительное энергосбережение до 80% при работе в системах управления светом.

Экологичность:

• меньшее количество отходов ламп (на 30%) за счет увеличения срока службы ЛЛ.

Добавим, что ЭПРА высоконадежны и служат так же долго, как и светильники. Например, по данным, полученным за время эксплуатации с 1983 года системы освещения франкфуртского аэропорта, где используются светильники с ЭПРА производства OSRAM, после 130 тыс. ч эксплуатации вышли из строя всего 4% из 50 тыс. ЭПРА. (При этом реальный срок службы ламп оставил 30 тыс. ч.) Это значит, что фактический срок службы ЭПРА намного выше заявленного.

Среди объектов, освещенных с применением электроники OSRAM в прежние годы, следует упомянуть также крупнейшее промышленное предприятие — завод фирмы Bayer AG, где установлено 150 тыс. ЭПРА для люминесцентных ламп.

Все это оборудование работает исключительно надежно в т>желых производственных условиях. Новые системы освещения с использованием ЭПРА ассоциируются с лампами Т5. К числу наиболее крупных объектов относ5ггся магазины IKEA в Европе (100 тыс. ЭПРА), комплекс Treptowers в Берлине (30 тыс. ЭПРА), филиал «С&А in Europa» в Зальцбурге (15 тыс. ЭПРА). Последний проект позволил снизить энергозатраты в полтора раза, одновременно на 20% увеличив количество света.

На данный момент в США 55% всех балластов — электронные (что не удивительно в свете вступающего в силу с 2005 года закона), в Японии таковых 42%, в Германии—40%, а в Европе столько же, сколько в Китае,— по 25%. Россия и страны СНГ, понятно, отстают (довольно сильно) и от западных, и от восточных соседей./■)

Попробуем устранить отставание и пробел знаний в этой^бластй.

Рис. 2.13. Вид завода Bayer AG ночью

Рассмотрим принципы работы, проектирования и изготовления электронных балластов.

Простой электронный балласт на IR2153

Рассмотрим принцип работы простого электронного балласта на IR2153. На структурной схеме электронного балласта (рис. 2.14) точка «А» подключается с помощью ключей Кл1 и Кл2 то к напряжению питания (l/口 = +310 В), то к общему проводу. В результате в точке «А» возникают однополярные высокочастотные импульсы напряжения (частота коммутации обычно находится в пределах 30...100 кГц), которые, во- первых, зажигают лампу, а во-вторых, не дают газу деионизироваться (отсутствие мерцания). При таком методе пуска и управления полностью исключен фальстарт, поскольку лампа гарантированно коммутируется на постоянное напряжение, провалы которого принципиально отсутствуют. Сокращаются размеры индуктивного элемента. Регулировкой скважности (или фазы) импульсов коммутации можно добиться изменения яркости свечения. Чтобы зажечь лампу, нужно разогреть ее электроды. Поскольку в схеме электронного балласта отсутствует стартер, необходимо каким-то образом первоначально замкнуть силовую цепь, чтобы протекающий ток разогрел электроды, а затем схему пуска отключить. В

лампах небольшой мощности (единицы ватт) первоначальное замыкание цепи можно осуществить при помощи конденсатора С. Однако этот путь достаточно противоречив, поскольку для разогрева желательно иметь как можно большее значение емкости, в то время как для возникновения хорошего резонансного эффекта выбирать эту емкость слишком большой нельзя.

Рис. 2.14. Структурная схема электронного балласта

Разработчики поступили следующим образом. Они включили параллельно конденсатору термистор с положительным температурным коэффициентом РТС — позистор. В холодном состоянии сопротивление позистора мало, и ток разогревает электроды лампы. Вместе с электродами разогревается и позистор. При определенной температуре сопротивление позистора резко повышается, цепь разрывается, и индуктивный выброс зажигает лампу. Позистор шунтируется низким сопротивлением горящей лампы. Использование позистора позволяет лампе зажигаться плавно и снижает износ электродов, что продлевает срок службы лампы до 20 тыс. ч.

Существует также метод (более прогрессивный) предварительного прогрева катодов, заключающийся в том, что при прогреве частота драйвера выше резонансной частоты питания лампы. В результате лампа сначала прогревается и только после того, как частота драйвера снижается до резонансной,——поджигается.

Наиболее дешевые (китайско-польские) электронные балласты работают в автогенераторном режиме и собираются из дискретных элементов. Отсюда наличие нескольких сложных намоточных элементов — трансформаторов, большие габариты печатных плат, низкая надежность, сложность настройки.

Ведущие фирмы-разработчики выпускают довольно широкий перечень микросхем управления балластами. Существуют как микросхемы, требующие наличия внешних силовых транзисторов, так и модификации, в которых силовые ключи интегрированы в один корпус со схемой управления. Такие балласты довольно миниатюрны. , ；

Совсем недавно появилось новое поколение микросхем управления электронными балластами, обладающее многими сервисными и защитными функциями. К сожалению, отечественные разработки микросхем управления электронными балластами находятся в зачаточном состоянии; поэтому приходится рассказывать лишь о том, как преуспели на этом рынке зарубежные фирмы-производители силовой электроники.

Фирма International Rectifier (http://www.irf.com) производит микросхемы IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520, требуюшие внешних силовых транзисторов, и микросхемы IR5xHxx с интегрированными силовыми ключами.

Фирма STMicroelectronics (http://www.st.com) производит микросхемы L6569, L6571, L6574.

Фирма Motorola — МС2151, MPIC2151, MC33157DW.

Фирма Unitrode (Texas Instilments) — UC3871, UC3872.

Фирма PHILIPS — UBA2014, UBA2021, UBA2024.

Микросхемы имеют цепь управления затвором верхнего ключевого транзистора с вольтодобавкой, защиту от сквозных токов (защитная пауза 1,2 мкс), узлы стабилизации внутреннего питания и защиту от пониженного напряжения сети. Кроме того, новое поколение микросхем MC33157DW, L6574, UBA2021, UBA2024, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520 реализует:

возможность установки времени прогрева накальных электродов;

возможность установки скорости зажигания лампы за счет введения плавающей задающей частоты;

возможность установки задержки включения силовых ключей;

дополнительную защиту от незажигания лампы и включение защитного режима в момент ее отказа;

защиту при перегорании накальных электродов и контроль наличия вставленной лампы;

защиту от зажигания на частоте ниже резонансной;

защиту от падения сетевого напряжения;

автоматический перезапуск при кратковременном пропадании сетевого напряжения;

защиту от перегрева кристалла.

Кроме того, микросхема IR2159 является диммером — умеет регулировать яркость лампы (фазовый метод регулировки); IR2166, IR2167 имеют встроенный корректор коэффициента мощности.

Для упрощения и ускорения проектирования новых поколений электронных балластов (IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167) к лампам разной мощности и типов разработаны как детальные рекомендации Reference Designs (http://www.irf.com/forms/eltdk.html), так и ПО САПР IRPLBDA2/3 (International Rectifier Lighting Ballast Design Software v.3),

msLZH- Oss iso SXSKM&O .ю^CM.°至

обеспечивающее почти полную автоматизацию проектирования вплоть до перечня элементов схемы. САПР сегодня поддерживает 36 типов ламп и 7 различных конфигураций балласта, а также дает возможность добавлять новые. Более чем 20 параметров, включая частоту, напряжение, ток и номиналы компонентов, выбираются пользователем. О проектировании с помощью этой программы будет рассказано ниже.

А мы пока рассмотрим простую схему электронного балласта на микросхеме IR2153 (IR2151) (рис. 2.15).

Основные параметры /К2153:

максимальное напряжение на выводе Ив

относительнообщего провода 600 В;

напряжение питания (Исс) 15 В;

ток потребления (%с)5 мА;

максимальный ток управления /о+100 мА / -210 мА;

время включения (fon)80нс;

время выключения (%仟)40 нс;

пауза коммутации (задержка)1,2 мкс.

Принципиальная электрическая схема электронного балласта, выполненного на основе IR2153, изображена на рис. 2.16.

IR2153 ——это драйвер мощных полевых транзисторов с изолирован- ным затвором (MOSFET), с внутренним генератором (он представляет собой точную копию генератора, используюшегося в таймере серии 555, отечественный аналог ——КР1006ВИ1), работающий непосредственно от шины постоянного напряжения через гасящий резистор R1. Внутренняя стабилизация напряжения предотвращает превышение напряжения Исс выше 15,6 В, а блокировка по пониженному напряжению блокирует оба выхода управления затворами VT1 и VT2, когда напряжение %с ниже 9 В. DA1 имеет два управляющих выхода 7 и 5; нижний 5 для управления VT2 и верхний 7 «плавающий» («плавающий», т. к. формирователь импульсов управления полевым транзистором VT1 питается от плавающего источника питания, который образуют элементы VD2, С7), выход для управления VT1. При управлении силовыми ключами (VT1, VT2) микросхема IR2151 обеспечивает задержку коммутации продолжительностью 1,2 мкс для предотвращения ситуации, когда транзисторы VT1 и VT2 одновременно открыты и через них протекает сквозной ток, который моментально выводит оба транзистора из строя.

Данный балласт рассчитан на питание одной или двух ламп мощностью 40 (36) Вт (ток лампы — 0,43 А) от сети переменного тока 220 В 50 Гц.

При использовании двух ламп по 40 Вт необходимо добавить элементы, выделенные пунктиром (EL2, L3, СИ, RK3). Следует заметить,

89』dH~ WSSO в1OJOHHQHyou-qB、黄。Byteg o」OHHOdl*Qlfe в工3X。HBXOehsdt ① ye HBHqlfGSLJSnHsd匚・9L・e 6S&

000L

60

ogCMLge 右。寸 ba

что для устойчивой работы номиналы элементов в параллельных ветвях должны быть равными (L3, СИ == L2, СЮ), а длина проводов, подводимых к лампам, — одинаковой.

При работе одного драйвера на две лампы предпочтительнее использовать частотный прогрев электродов (без позисторов). Об этом способе будет рассказано ниже (при описании ЭПРА на микросхеме IR53HD420).

При использовании ламп другой мощности (18...30 Вт) следует изменить номиналы L2 = 1,8...1,5 мГн (соответственно); при использовании ламп мощностью 60...80 Вт ——L2 = 1...0,85 мГн, a R2 — из условия выполнения Fr = F6 (формулы расчета этих частот приведены ниже).

Напряжение сети 220 В поступает на сетевой фильтр (фильтр электромагнитной совместимости), образованный элементами Cl, LI, С2, СЗ. Необходимость его применения вызвана тем, что ключевые преобразователи являются источниками электромагнитных радиочастотных помех, которые сетевые провода излучают в окружающее пространство как антенны. Действующие российские и зарубежные стандарты нормируют уровни радиопомех, создаваемых этими устройствами. Хорошие результаты дают двухзвенные LC-фильтры и экранировка всей конструкции.

На входе сетевого фильтра включен традиционный узел защиты от сетевых перенапряжений и импульсных помех, включающий варистор RU1 и предохранитель FU1. Терморезистор RK1 с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) ограничивает бросок входного тока, обусловленный зарядом емкостного фильтра С4 на входе инвертора при подключении электронного балласта к сети.

Далее напряжение сети выпрямляется диодным мостом VD1 и сглаживается конденсаторам С4.

Цепочка R1C5 питает микросхему DA1 — IR2153.

=47,4 кГц.=47,4 кГц.Частота внутреннего генератора Fr микросхемы задается элементами R2 = 15 кОм; С6 = 1 нФ в соответствии с формулой

=47,4 кГц.

=47,4 кГц.

1,4 (火2 +凡)e6 - 1,4-(15 103 +75)].10-9

= 45,2 кГц.= 45,2 кГц.Резонансная частота балластной схемы F6 задается элементами L2 = 1,24 мГн; СЮ = 10 нФ в соответствии с формулой

= 45,2 кГц.

= 45,2 кГц.

2WA2-C10 - 6,28V1,24 1O-3 10-10 9

Для обеспечения хорошего резонанса требуется выполнение следующего условия: частота внутреннего генератора должна быть примерно равна резонансной частоте балластной схемы, т. е.吊=&• В нашем случае это условие выполняется.

Элементы VD2, С7 образуют плавающий (бутстрепный) источник питания формирователя импульсов управления полевым транзистором VT.1. Элементы R5, С9 — демпфирующая цепь (snubber), предотвращающего защелкивание (срабатывания паразитного тиристора в структуре КМОП драйвера) выходных каскадов микросхемы. R3, R4 — ограничительные затворные резисторы, ограничивают наведенные токи и тоже предохраняют выходные каскады микросхемы от защелкиваниия. Увеличивать (в больших пределах) сопротивление этих резисторов не рекомендуется, т. к. это может привести к самопроизвольному открытию силовых транзисторов.

Конструкция и детали

Дроссель сетевого фильтра L1 намотан на ферритовом кольце К3 2х20х6 М2000НМ двухжильным сетевым проводом до полного заполнения окна. Возможна замена на дроссель от ПФП блока питания телевизора, видеомагнитофона, компьютера. Хорошие результаты помехо- подавления дают специализированные фильтры EPCOS: B8414-D-B30, В8410-В-А14.

Дроссель электронного балласта L2 выполнен на Ш-образном магнитопроводе из феррита М2000НМ. Типоразмер сердечника Ш5х5 с зазором 8 = 0,4 мм. Величина зазора в нашем случае — это толщина прокладки между соприкосающимися поверхностями половинок магнитопровода. Возможна замена магнитопровода на Шбхб с зазором 5 = 0,5 мм; Ш7х7 с зазором 8 = 0,8 мм. Для изготовления зазора необходимо проложить прокладки из немагнитного материала (нефольгирован- ный стеклотекстолит или гетинакс) соответствующей толщины между соприкосающимися поверхностями половинок магнитопровода и скрепить эпоксидным клеем. От величины немагнитного зазора зависит величина индуктивности дросселя (при постоянном количестве витков). При уменьшении зазора индуктивность возрастает, при увеличении ——уменьшается. Уменьшать величину зазора не рекомендуется, т. к. это приводит к насыщению сердечника. При насыщении сердечника его относительная магнитная проницаемость резко уменьшается, что влечет за собой пропорциональное уменьшение индуктивности. Снижение индуктивности вызывает ускоренный рост тока через дроссель, его нагрев и выход из строя. Ускоренно нарастающий ток через дроссель также вызывает ударные токовые перегрузки силовых ключей VT1, VT2, повышенные омические потери в ключах, их перегрев и преждевременный выход из строя.

Обмотка L2 — 143 витка провода ПЭВ-2 диаметром Д25 мм； Межслойная изоляция ——лакоткань. Намотка — виток к витку. /

Ш5х5, зазор 5 = 0,4 мм, диаметр провода 0,31 ммШбхб, зазор 5 = 0,5 мм, диаметр провода 0,35 ммШ7х7, зазор 8 = 0,8 мм, диаметр провода 0,45 ммКоличество витковИндуктивность, мГнКоличество витковИндуктивность, мГнКоличество витковИндуктивность, мГн1200,8481301,091201,041301,011401,291301,171401,181501,501351,221501,351601,731401,361551,431702,001501,581601,54--1601,771701,73一-1702,011801,95-一2002,41---一Ш5х5, зазор 5 = 0,4 мм, диаметр провода 0,31 ммШбхб, зазор 5 = 0,5 мм, диаметр провода 0,35 ммШ7х7, зазор 8 = 0,8 мм, диаметр провода 0,45 ммКоличество витковИндуктивность, мГнКоличество витковИндуктивность, мГнКоличество витковИндуктивность, мГн1200,8481301,091201,041301,011401,291301,171401,181501,501351,221501,351601,731401,361551,431702,001501,581601,54--1601,771701,73一-1702,011801,95-一2002,41---一Зависимость индуктивности дросселя L2 от количества витковТаблица 2.3Зависимость индуктивности дросселя L2 от количества витковТаблица 2.3Effect Transistor; в отечественном варианте МОП ПТ — полевые транзисторы структуры металл—окисел—полупроводник); их параметры:Effect Transistor; в отечественном варианте МОП ПТ — полевые транзисторы структуры металл—окисел—полупроводник); их параметры:

Ш5х5, зазор 5 = 0,4 мм, диаметр провода 0,31 мм

Шбхб, зазор 5 = 0,5 мм, диаметр провода 0,35 мм

Ш7х7, зазор 8 = 0,8 мм, диаметр провода 0,45 мм

Количество витков

Индуктивность, мГн

Количество витков

Индуктивность, мГн

Количество витков

Индуктивность, мГн

120

0,848

130

1,09

120

1,04

130

1,01

140

1,29

130

1,17

140

1,18

150

1,50

135

1,22

150

1,35

160

1,73

140

1,36

155

1,43

170

2,00

150

1,58

160

1,54

-

-

160

1,77

170

1,73

一

-

170

2,01

180

1,95

-

一

200

2,41

-

-

-

一

Ш5х5, зазор 5 = 0,4 мм, диаметр провода 0,31 мм

Шбхб, зазор 5 = 0,5 мм, диаметр провода 0,35 мм

Ш7х7, зазор 8 = 0,8 мм, диаметр провода 0,45 мм

Количество витков

Индуктивность, мГн

Количество витков

Индуктивность, мГн

Количество витков

Индуктивность, мГн

120

0,848

130

1,09

120

1,04

130

1,01

140

1,29

130

1,17

140

1,18

150

1,50

135

1,22

150

1,35

160

1,73

140

1,36

155

1,43

170

2,00

150

1,58

160

1,54

-

-

160

1,77

170

1,73

一

-

170

2,01

180

1,95

-

一

200

2,41

-

-

-

一

Зависимость индуктивности дросселя L2 от количества витковТаблица 2.3

Зависимость индуктивности дросселя L2 от количества витковТаблица 2.3

Effect Transistor; в отечественном варианте МОП ПТ — полевые транзисторы структуры металл—окисел—полупроводник); их параметры:

Effect Transistor; в отечественном варианте МОП ПТ — полевые транзисторы структуры металл—окисел—полупроводник); их параметры:

Основные размеры Ш-образных сердечников (состоят из двух одинаковых Ш-образных сердечников) из магнитомягких ферритов (по ГОСТ 18614-79) приведены в табл. 2.2.

Типоразмер сердечника

Основные размеры сердечника, мм

Длина магнитной линии /s, мм

Площадь поперечного сечения S、мм2

丄

Н

S

与

{

h

Ш2,5x2,5

10

5

2,5

2,5

2

3,2

21,5

7,63

ШЗхЗ

12

6

3

3

2,5

4

26,4

10,5

Ш4х4

16

8

4

4

3,2

5,2

34,5

19»3

Ш5х5

20

10

5

5

4

6,5

43,1

30

山6x6

24

12

6

6

5

8

52,9

42,4

Ш7х7

30

15

7

7

6

9,5

62,9

62

Ш8х8

32

16

8

8

7,5

11,5

75,1

69,2

ШЮхЮ

36

18

10

10

8

13

83,8

100

Ш12х15

42

21

15

12

9

15

96,7

180

Ш16x20

54

27

20

16

11

19

123

321

Ш20х28

65

32,5

28

20

12

22

144

577

Основные размеры Ш-образных сердечников

Таблица 2.2

Зависимость индуктивности дросселя L2 от количества витков для различных сердечников (Ш5х5, Шбхб, Ш7х7) приведена в табл. 2.3.

Измерения индуктивности дросселя L2 производились цифровым измерителем LCR типа Е7- 8.

Транзисторы VT1, VT2 — IRF720, мощные полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET — Metal Oxide Semiconductor Field

постоянный ток стока (&) 3,3А;

импульсный ток стока (/DM)13А;

максимальное напряжение сток-исток (Fps)400 В;

максимальная рассеиваемая мощность (PD)50Вт;

диапазон рабочих температур ( 7J)от -55 до +150 ℃;

сопротивление в открытом состоянии1,8Ом;

общий заряд затвора (CG)20нКл;

входная емкость (CISS)410пФ.

Не следует применять в высокочастотном блоке питания полевые транзисторы IRF840 и им подобные (с большой емкостью и зарядом затвора). В свое время я сам в попытке увеличить надежность блока совершил эту ошибку. Позже выяснилось, что основная причина перегрева и выхода из строя транзисторов в подобных блоках — вовсе не повышенное падение напряжения на канале открытого транзистора (через него течет небольшой ток, особенно при питании одной ЛЛ мощностью 18 Вт), а динамические потери энергии на перезарядку сравнительно большой выходной емкости транзистора и общего заряда затвора. Этот эффект замаскирован тем, что при правильной настройке контура L2C10 реактивная составляющая его сопротивления частично компенсирует емкостную часть выходного сопротивления транзисторов. Однако нарушение компенсации при выходе из строя лампы или в результате обрыва в ее цепи почти неизбежно приводит к перегреву транзисторов. Использование транзисторов менее мошных, но более быстродействующих, у которых внутренние емкости значительно меньше, и об血нй заряд затвора повышает надежность.

Возможные замены:

IRF730, IRF820, IRFBC30A (International Rectifier);

STP4NC50, STP4NB50, STP6NC50, STP6NB50 (STMicroelectronics);

полевые транзисторы фирмы Infineon (http://www.infineon.com) серии CoolMOS with fast body diode: SPP11N60CFD, SPA11N60CFD; ”

PHX3N50E фирмы PHILIPS и т. п.

Транзисторы установлены на небольшие пластинчатые радиаторы. Длина проводников между выходами драйвера 5, 7, резисторами в цепях затворов R3, R4 и затворами полевых транзисторов должна быть минимальной.

Диодный мост VD1 — импортный RS207; допустимый прямой ток 2 А; обратное напряжение 1000 В. Можно заменить на четыре диода с соответствующими параметрами.

Диод VD2 класса ultra-fast (сверхбыстрый)——обратное напряжение не менее 400 В; допустимый прямой постоянный ток 1 А; время обратного восстановления 35 нс. Подойдут 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER157, HER105—HER108, HER205—HER208, SF18, SF28, SF106—SF109, BYT1-600. Этот диод должен располагаться как можно ближе к микросхеме.

Микросхема DA1 — IR2153 заменима на IR2152, IR2151, IR2153D, IR21531, IR2154, IR2155, L6569, МС2151, MPIC2151. При использовании IR2153D диод VD2 не требуется, т. к. он установлен внутри микросхемы.

Резисторы R1—R5 — ОМЛТ или МЛТ.

Конденсаторы С1—СЗ — К73-17 на 630 В; С4 — электролитический (импортный) на номинальное напряжение не менее 350 В; С5 — электролитический на 25 В; С6 — керамический на 50 В; С7 ——керамический или К73-17 на напряжение не менее 60 В; С8, С9 — К73-17 на 400 В; СЮ — полипропиленовый К78-2 на 1600 В.

Варистор RU1 фирмы EPCOS — S14K275, S20K275, заменим на TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 или отечественный СН2-1а-430 В.

Терморезистор (термистор) RK1 с отрицательным температурным коэффициентом (NTC — Negative Temperature Coefficient) — SCK 105 (10 Ом, 5 А) или фирмы EPCOS — B57234-S10-M, B57364-S 100-М.

* Термистор можно заменить на проволочный резистор 4,7 Ом мощностью 3...5 Вт.

RK2 — термистор PTC (Positive Temperature Coefficient) с положительным температурным коэффициентом (позистор). Разработчики 1R2153 рекомендуют использовать позистор фирмы Vishay Cera-Mite —

307С1260. Его основные параметры:

номинальное сопротивление при +25 ℃ 850Ом;

мгновенное (максимально допустимое)

среднеквадратичное напряжение, прикладываемое к позистору при зажигании лампы520 В;

постоянное (максимально допустимое) среднеквадратичное напряжение, прикладываемое

к позистору при нормалной работе лампы175В;

максимальный допустимый ток переключения

(переводящий позистор в высокоомное состояние)190 мА;

диаметр позистора•7мм.

Возможная замена — импульсные позисторы фирмы EPCOS (число циклов переключения 50000... 100000) — В59339-А1801-Р20, В59339- А1501-Р20, B59320-J120-A20, В59339-А1321-Р20.

Позисторы с необходимыми параметрами в количестве, достаточном для восьми электронных балластов, можно изготовить из широко распространенного позистора СТ15-2-220 от системы размагничивания телевизора ЗУСЦТ. Разобрав пластмассовый корпус, извлекают две «таблетки». Алмазным надфилем делают на каждой два надпила крест- накрест, как показано на рис. 2.17, и разламывают ее по надпилам на четыре части.

]]Рис. 2.17. «Таблетка» позистора с надпиламиРис. 2.17. «Таблетка» позистора с надпилами

]

]

Рис. 2.17. «Таблетка» позистора с надпилами

Рис. 2.17. «Таблетка» позистора с надпилами

Р”с/2.18. Крапление самодельного позистора на платеР”с/2.18. Крапление самодельного позистора на плате

Р”с/2.18. Крапление самодельного позистора на плате

Р”с/2.18. Крапление самодельного позистора на плате

К металлизированным поверхностям изготовленного таким образом позистора очень трудно припаять выводы. Поэтому, как показано на рис. 2.18, делают в печатной плате (поз. 3) прямоугольное отверстие и

зажимаю обломок «таблетки» (поз. 1) между упругими контактами (поз. 2), припаянными к пе'ттным проводникам. Подбирая размер обломка, можно добиться желаемой продолжительности прогрева лампы.

Если люминесцентную лампу предполагается использовать в режиме нечастого включения~выключения, то позистор можно исключить.

Настройка

Разброс параметров элементов С6, L2, СЮ может потребовать подстройки частоты драйвера.

Равенства частоты задающего генератора микросхемы IR2153 резонансной частоте контура L2C10 проше всего добиваться подборкой частотозадающего резистора R2. Для этого его удобно временно заменить парой последовательно соединенных резисторов: постоянного (10...12 кОм) и подстроечного (10...15 кОм). Критерием правильной настройки служат надежный запуск (зажигание) и устойчивое горение лампы.

Балласт собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита и помещен в алюминиевый экранирующий кожух. Печатная плата и расположение элементов показана на рис. 2.19.

ВНИМАНИЕ!

Конструкция гальванически связана с электрической сетью. Потенциально опасна для жизни из-за возможного поражения электрическим током. Позтому при изготовлении, проверке, налаживании и эксплуатации следует помнить о строгом соблюдении мер электробезопасности.

Конструкция должна быть выполнена так, чтобы исключить случайное касание оголенных выводов проводников или деталей. Проверяя работу конструкции, не следует касаться руками никаких ее деталей или цепей, а заменяемые детали перепаивать только при вынутой из розетки сетевой вилке.

Миниатюрные электронные балласты на IR53HD420

Следующий пример электронного балласта, который мы рассмотрим—— это миниатюрный электронный балласт, выполненный на гибридной микросхеме IR5 3HD420 (IR51HD420), в которую встроены силовые транзисторы и диод вольтодобавки.

Сверхминиатюрные электронные балласты, выполненные на гибридной микросхеме IR51HD420, рассчитаны на совместную работу с одиночными лампами, имеющими ток до 0,3 А, и широко используются с компактными люминесцентными лампами. '

Семейство IR53Hxxx/IR51Hxхх с интегрированными силовыми транзисторами включает в себя несколько микросхем с различными параметрами, основные характеристики которых приведены в табл. 2.4.

比

ё^хф^фё ф^хфхс§5& s ^sc tSBHlBhSlJ ・6 LCM.。至

s

Тип ИС

Максимальное напряжение, В

Сопротивление ключа, Ом

Напряжение сети,В

Мощность лампы, Вт

IR5xH214,IR5xHD214

250

2,0

110

5...15

IR5XH224, IR5XHD224

250

U

110

15...25

IR5xH737, IR5XHD737

300

0,75

110

25...35

IR5xH310,IR5xHD310

400

3,6

220

5...15

JR5xH320, IR5XHD320

400

1,8

220

15... 25

IR5xH420, IR5xHD420

500

3,0

220

10...20

Характеристики микросхем

Таблица 2.4

Примечание. HD — с интегрированным воль^одобавочным диодом, Н — без диода.

6 9

IR2151

IRFC420

IRFC420

4

Рис. 2 20. Структурная схема IR53HD420/IR5 / HD420

3£

Основные параметры IR51HD420 аналогичны IR2151, IR2153.

Интегрированные в IR51HD420 два и-канальных транзистора

HEXFET (IRFC420) имеют следующие параметры:

постоянный максимальный ток стока 4)1,2 А;

рекомендуемый долговременный ток стока ID0,7А;

максимальное напряжение сток-исток 匕s500 В;

максимальная рассеиваемая мощность 办：...2...3 Вт;

сопротивление канала силовых ключей

В открытом СОСТОЯНИИ /?DS3,0Ом.

Принципиальная электрическая схема миниатюрного электронного балласта изображена на рис. 2.21.

Принцип работы аналогичен электронному балласту на IR2153, кото-

ozvaHisai

； 左 68

QC 寸 CHL9SS Еоеш/ед оиоххов^ф§ £OHdouesHS 芝essx。beMOBhsCLDISLfe beHqlfescsrfHSQ匚• LC.0 SCL

рый мы уже рассмотрели выше.

Дроссель сетевого фильтра L1 намотан на ферритовом кольце К20х12хб М2000НМ двухжильным сетевым проводом (или сложенным вдвое МГТФ) до полного заполнения окна. Хорошие результаты помехо- подавления в сочетании с миниатюрными размерами дают специализированные фильтры EPCOS: В84110-В-А14, В84110-А-А5, В84110-А-А10, В84110-А-А20.

Дроссель электронного баллас га L2 выполнен на Ш-образном магни- топроводе из феррита М2000НМ. Типоразмер сердечника Ш5х5 с зазором 5 = 0,4 мм под всеми тремя рабочими поверхностями Ш-образного сердечника. Величина зазора в нашем случае — это толщина прокладки между соприкосающимися поверхностями половинок магнитопровода. Для изготовления зазора необходимо проложить прокладки из немагнитного материала (нефольгированный стеклотекстолит или гетинакс) толщиной 0,4 мм между соприкосающимися поверхностями половинок магнитопровода и скрепить эпоксидным клеем. От величины немагнитного зазора зависит величина индуктивности дросселя (при постоянном количестве витков). При уменьшении зазора индуктивность возрастает, при увеличении — уменьшается.

Обмотка L2 — 180 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. Межслойная изоляция — лакоткань. Намотка — виток к витку.

Диодный мост VD1 — импортный RS207, допустимый прямой ток 2 А, обратное напряжение 1000 В. Можно заменить на четыре диода с соответствующими параметрами.

Гибридную микросхему IR51HD420 можно заменить на IR5 3HD420, IR51H420, IR53H420. При использовании IR51H420, IR53H420 нужно учесть, что у этих микросхем отсутствует встроенный диод вольтодобавки (между выводами 1 и 6), и его следует установить. Используемый при этом диод должен быть класса ultra-fast (сверхбыстрый) с параметрами: обратное напряжение 400 В; допустимый прямой постоянный ток 1 А; время обратного восстановления 35 нс. Подойдут 11DF4, BYV26B/C/D, HER156, HER15 7, HER105—HER10 8, HER205—HER208, SF18, SF28, SF106— SF109. Диод должен располагаться как можно ближе к микросхеме.

R3, С5, С6 — SMD элементы для поверхностного монтажа (С6 на 60 В). Конденсаторы С1, С2, С7 — К73-17. Cl, С2 — на 630 В, С7 — на 400 или 630 В; СЗ ——электролитический (два по 10 мкФ в параллель) импортный на номинальное напряжение не менее 350 В; С4 — электро* литический на 25 В; С8 — полипропиленовый К78-2 на 1000 В.

Варистор RU1 фирмы EPCOS — S14K275, S20K275, заменим на TVR (FNR) 14431, TVR (FNR) 20431 или отечественный СН2-1а-430 В.

R1 — проволочный 2,2...4,7 Ом мощностью 1...2 Вт, можно заменить на терморезистор (термистор) с отрицательным температурным коэффициентом (NTC — Negative Temperature Coefficient) — SCK 105 (10 Ом, 5 А) или фирмы EPCOS — B57234-S10-M, B57364-S100-M.

RK2 — позистор, такой же как и в электронном балласте на IR2153.

Балласт собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита и помещен в алюминиевый экранирующий кожух. Печатная плата и расположение элементов показана на рис. 2.22.

Рекомендации по настройке аналогичны тем, которые были рассмотрены в разделе, посвященном электронному балласту на IR2153.

Следующий вариант электронного балласта, схема которого изображена на рис. 2.23, имеет несколько измененную цепочку предварительного прогрева катодов. Она образована элементами С7, С8, RK1.

Особенность работы заключается в том, что в начальный момент малое сопротивление (300 Ом) холодного позистора RK1 шунтирует конденсатор С8, и резонансная частота балластной схемы F^ определяется элементами L2, С7 в соответствии с формулой

2kV£2 С7

Частота F6 ниже, чем частота внутреннего генератора Fr микросхемы, которая задается элементами R3, С4 в соответствии с формулой

"_1

，=[4 (Е3 + 75) С4 'КГЦ'

Прн таких условиях лампа не зажигается. Происходит прогрев электродов током, протекающим через С7. RK1. Одновременно при этом нагревается позистор, сопротивление его резко увеличивается, и он пере- стает шунтировать С8. Резонансная частота балластной схемы F6 теперь определяется элементами L2 и последовательным соединением С7, С& Fб становится равным Fr — лампа зажигается. R3 выбирается из условия обеспечения выполнения описанных выше равенств.

Цепочка С1, СЗ, L1 ——помехоподавляющая.

На рис. 2.24 представлен еще один вариант миниатюрного электронного балласта, выполненного на гибридной микросхеме IR51HD420. Схема построена по полумостовому принципу.

Схема имеет дополнительные возможности:

установка времени прогрева накальных электродов лампы：

наличие защитного режима работы электронного балласта при перегорании накальных электродов и отсутствия лампы.

Схема двуступенчатого прогрева накальных электродов образована элементами R3—R5, С5, С7, VD2—VD4, VT1, VT2. Время прогрева

8§^,s 8Ф&О& о/дсзь 40工工①工①sesоJuem/Bg 莒 q^Hod-Dlslfe ENN .oxa

mos Q。9s

60

H」w ю-w m 00寸 31 XE-0

90」工① WQyeФИНФ*О1/О匚°ed s ejequ HBWeh^uCMaN・0Kd

』CQ8三山

8szb 长§

8WZ-ШSa，

ад§^§s

oexHLSB- Ф2ФХОО&Х5 BH ^ss o^cs^c^oc 翼① xo•寸N.N Osa

ад§^ § В 89 i s.o

OS

m0n

ECQ2s

qG

8 ок

Mwzz :

8。

casz I —

XSK

4。

hJ 8 8 02?-

накальных электродов задается элементами R3, С5, VD2, VD3. Работает схема следующим образом. В начальный момент транзисторы VT1, VT2 закрыты — частота работы драйвера и прогрева определяется элементами R6, С6, С7, VD4. Эта частота выше резонансной, напряжение на лампе недостаточно для ее зажигания. По мере заряда конденсатора С5 напряжение на нем возрастает. Открывается первый пороговый элемент на стабилитроне VD3, что в свою очередь приводит к открытию ключевого элемента VT1. После этого частота драйвера определяется элементами R6, С6, С7. Пронесс прогрева электродов продолжается. Далее с ростом напряжения на С5 открывается второй пороговый элемент на стабилитроне VD2, что в свою очередь приводит к открытию ключевого элемента VT2. Частота драйвера уменьшается (определяется элементами R6, С6) и становится равной резонансной частоте. Процесс прогрева электродов заканчивается, индуктивный резонансный выброс напряжения зажигает лампу.

Транзисторы VT1, VT2 — это л-канальные MOSFET в корпусе

SOT-23 с параметрами:

максимальный ток стока /D 1,2А;

импульсный максимальный ток стока /DM 7,4А;

максимальное напряжение сток-исток 1nos 20В;

максимальная рассеиваемая мощность PD540мВт;

сопротивление в открытом состоянии . *0,250M.

Защитный режим работы электронного балласта при перегорании накальных электродов и отсутствия лампы реализован на особом способе питания IR51HD420. Элементы СП, VD5, VD6 образуют своеобразную цепь подпитки драйвера. Резистор R2 подбирают таким образом, что при установленной и исправной лампе совместно со схемой подпитки образуется достаточный ток для нормальной работы драйвера (напряжение на выводе 1 при этом 13...15 В). Но при обрыве электродов или отсутствии лампы процесс подпитки нарушается, напряжение на питающем выводе 1 падает, микросхема IR51HD420 переходит в защитный режим работы, характеризующийся периодической блокировкой схемы управления силовыми ключами.

Осциллограмма защитного режима работы изображена на рис. 2.25.

Напряжения и токи на электродах лампы во время прогрева, зажигания и свечения показаны на рис. 2.26—2.29.

置糞書缕殳b套堂爻".

1ЯУН№

1.-".匕№一一楠

Рис. 2.25. Напряжение на выходе полумостового ключа при отключенной (неисправной) лампе

Рис. 2.28. Напряжение на лампе

Рис. 2.26. Напряжение на катоде люминесцентной лампы

Рис. 2.29. 1ок лампы

Дроссель электронного балласта L2 выполнен на Ш-образном магнитопроводе из феррита М2000НМ. Типоразмер сердечника Ш5х5 с зазором 8 = 0,4 мм. Обмотка L2 — 205 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,2...0,25 мм. Межслойная изоляция — лакоткань. Намотка — виток к витку.

Данный электронный балласт рассчитан на работу с компактной люминесцентной лампой мощностью 13 Вт, током 0,165 А и сопротивлением накальных электродов в холодном состоянии 4 Ом.

На рис. 2.30 представлен вариант миниатюрного электронного балласта на микросхеме IR51HD420 с одноступенчатым частотным прогревом электродов и обычной схемой питания.

Транзистор VT1 (BS170) — это л-канальный МОП транзистор в кор

пусе ТО-92 с параметрами:

максимальный ток стока ZD0,7 А;

максимальное напряжение сток-исток KDS 60 В;

максимальная рассеиваемая мощность 尸口800мВт;

сопротивление в открытом состоянии Rds1,2Ом.

Можно заменить на КП501, BSS89, BST76, VN2401 или любыми другими со схожими параметрами.

Печатная плата и расположение элементов показана на рис. 2.31.

ПЮ/OQU wmehHWAloc。Rogeg RCWHOS86 £3 .°ez 6

&WWC §

艙

21ёё 書邑。。套。gol^ Edge WSOLd£ IC 裁尊①Ewz .oxa

Схемотехнические решения, использованные в электронных балластах на IR5xHD420, применимы и к электронным балластам на IR215x, рассмотренным ранее.

ВНИМАНИЕ!

Конструкции гальванически связанны с электрической сетью. Потенциально опасны для жизни из-за возможного поражения электрическим током.

Поэтому при изготовлении, проверке, налаживании и эксплуатации следует помнить о строгом соблюдении мер электробезопасности.

Конструкции должны быть выполнены так, чтобы исключить случайное касание оголенных выводов проводников или деталей. Проверяя работу конструкций, не следует касаться руками ее деталей или цепей, а заменяемые детали перепаивать только при полном отключении от электрической сети (вынутой из розетки сетевой вилке).

ЭПРА на элементах от фирмы PHILIPS

Как уже упоминалось, разработкой и изготовлением компонентов для электронных балластов (электронных пускорегулирующих аппаратов) занимаются многие крупные производители электронных компонентов: International Rectifier, STMicroelectronics (SGS-Thomson), Motorola (ON Semiconductor), Unitrode (Texas Instilments). He осталась в стороне и фирма PHILIPS.

Для Philips Semiconductors (PHs) разработка компонентов электронных балластов является одним из приоритетных направлений деятельности. По утверждению аналитиков PHs, к 2005 году общий объем продаж этой продукции может достигнуть 500 млн евро в год.

Микросхемы электронных балластов PHs разрабатывает и производит практически для всех типов ламп:

UBA2021, UBA2014 — для люминесцентных

(серий TL, TL-D, TL-D HF);

UBA2024 — для компактных люминесцентных

(CFL — Compact Fluorescent Lamp);

UBA2070 — для ламп с холодным катодом

(Cold Cathode Fluorescent Lamp), используемых в сканерах, копирах, для подсветки LCD-мониторов и т. п.;

UBA2030, UBA2032 — для новейших ксеноновых ламп

(HID — High Intensity Discharge);

UBA2000 — для электронных стартеров.

Драйверы разрабатываются с учетом особенностей эксплуатации в различных регионах (по частоте и напряжению) и удовлетворяют самым строгим требованиям по электромагнитной совместимости и показателям энергосбережения.

6

3

1

Lzodqconф2①XUQSSW ен ^0^§ю о」он Hodlxslfe £86 .еесм00d

В 寸 WNL

Последние разработки PHILIPS в данной области позволяют создавать малогабаритные устройства, требующие минимального количества внешних компонентов и имеющие полный набор защитных и сервисных функций.

Рассмотрим электронный балласт, реализованный на UBA202L

Принципиальная электрическая схема ЭПРА для люминесцентной лампы мощностью 58 Вт изображена на рис. 2.32.

«Сердцем» ЭПРА является микросхема UBA2021. Эта специализированная ИМС предназначена для работы как с обычными, так и с компактными люминесцентными лампами. В состав UBA2021 входят высоковольтный драйвер со схемой запуска, генератор и таймер, обеспечивающие управление на стадиях пуска, подогрева, зажигания и горения лампы, а также защиту от емкостного режима. ИМС выдерживает напряжения до 390 В и кратковременные всплески напряжений (t < 0,5 с) до 570...600 В. Низковольтное напряжение питания внутренне фиксируется, что устраняет необходимость установки внешнего стабилитрона. Фиксация осуществляется при токах до 14 мА с кратковременными (f < 0,5 с) всплесками до 35 мА.

Структурная схема UBA2021 показана на рис. 2.33.

VS RHVRREF CF CI

SGND

Рис. 2.33. Структурная схема UBA2021

Микросхема выполнена в пластиковом корпусе с 14 выводами, —либо DIP-14, либо SO-14. Назначение выводов микросхемы UBA2021 приведено в табл. 2.5.

Назначение выводов микросхемы UBA2021

Обозначение

Вывод

Назначение вывода

Английское название

Русское название

FS

1

High Side Floating Supply Voltage

Плавающее питание драйвера верхнего плеча

G1

2

Gate High Transistor (V11)

Затвор транзистора VT1 (верхнее плечо)

S1

3

Source High Transistor (VT1)

Исток транзистора УТ 1

п.с.

4

No Connection

Не используется

VS

5

Low Voltage Supply

Питание (низковольтное)

G2

6

Gate Low Transistor (VT2)

Затвор транзистора VT2 (нижнее плечо)

PGND

7

Power Ground

Силовая земля

СР

8

Timing / Averaging Capacitor

Время задающий / усредняющий конденсатор

RS

9

Current Monitoring Input

Вход контроля тока (токового контроля)

RREF

10

Reference Resistor

Опорный резистор

SGND

11

Signal Ground

Сигнальная земля

CF

12

Oscillator Capacitor

Конденсатор генератора

RHV

13

Start-Up Resistor / Feed-Forward Resistor

Пусковой резистор

CI

14Integrating Capacitor

I Интегрирующий конденсатор

ЭПРА работоспособен в диапазоне напряжений сети 185...265 В при частоте 50...60 Гц. Автоматическое управление поддерживает мощность горения лампы в пределах 47,6...50,3 Вт при изменении напряжения сети в пределах 200...260 В. UBA2021 управляет работой мощных полевых МОП-транзисторов PHX3N50E, являющихся ключами полумостового инвертора, который питается от сети с номинальным напряжением 230 В и частотой 50...60 Гц. При этом обеспечивается необходимый сдвиг уровней питания полевых транзисторов, осуществляющий защиту от емкостного режима работы.

Основными достоинствами этого изделия являются малое число внешних компонентов и низкая стоимость благодаря применению ИМС

UBA2021, которая способна обеспечить максимальную гибкость разработки при минимальном числе периферийных элементов.

Рассмотрим работу схемы более подробно.

Напряжение сети переменного тока с помощью мостового выпрямителя на четырех диодах (или диодного моста) и сптаживаюшего конденсатора преобразуется в напряжение постоянного тока (величиной 310 В), питающее полумостовой инвертор. Помехоподавляющий сетевой фильтр препятствует проникновению помех в сеть.

Полумостовой инвертор относится к группе высокочастотных резонансных преобразователей напряжения, которые удобны для управления газоразрядными лампами. Используемый принцип переключения двух мощных МОП-транзисторов при нулевом напряжении позволяет уменьшить потери на их переключение и обеспечивает высокий КПД балласта.

После подачи сетевого напряжения люминесцентная лампа сначала подогревается. Это называется мягким пуском и обеспечивает надежную и долговечную работу лампы. Величина тока подогрева регулируется микросхемой UBA2021. Этот ток, проходящий через нити накала лампы, разогревает электроды лампы до температуры, обеспечивающей достаточную эмиссию электронов. Прогрев позволяет уменьшить напряжение зажигания лампы, что снижает ударные электрические нагрузки на элементы схемы. .

После включения выпрямленное напряжение сети поступает на буферный конденсатор С4 через резистор R1 (рис. 2.32), ограничивающий бросок тока. Конденсатор сглаживает пульсации напряжения с удвоенной частотой сети. Полученное высоковольтное напряжение VHV (310 В) постоянного тока является питающим для полумостового инвертора, в состав силовых компонентов которого входят транзисторы VT1, VT2, катушка L1, конденсаторы С5, С6, С7 и лампа ELI.

На этапе пуска ток от высоковольтного конденсатора С4 проходит через резистор R2, нить накала лампы, резистор R7, выводы 13 и 5 микро* схемы UBA2021, соединенные между собой в период пуска внутренним ключом, и заряжает конденсаторы низковольтного питания С9, СЮ и С13. Как только напряжение питания VS на С13 достигнет величины 5,5 В, происходит переключение UBA2021, в результате которого транзистор VT2 открывается, а транзистор VT1 запирается. Это позволяет зарядиться пусковому конденсатору С12 через внутреннюю цепь микросхемы. Напряжение питания VS продолжает увеличиваться, и при VS > 12 В внутренний генератор микросхемы начинает генерировать. Величина тока потребления ИМС внутренне фиксируется на уровне .порядка 14 мА.

Далее происходит переход к этапу подогрева. При отсутствии лампы пуск автоматически блокируется, т. к. в этом случае оказывается разорванной цепь зарядки пускового конденсатора.

На этапе подогрева МОП -транзисторы VT1 и VT2 поочередно переводятся в проводящее состояние. Это генерирует переменное напряжение прямоугольной формы относительно средней точки полумоста с амплитудой VHV. Стартовая частота колебаний составляет 98 кГц. В этих условиях цепь, состоящая из С8, VD5, VD6, С9 и СЮ, оказывается способной выполнить функцию источника низковольтного питания, которая во время пуска обеспечивалась током через вывод 13 ИМС.

В течение интервала времени, примерно равного 1,8 с (время подогрева [pre), продолжительность которого определяется номиналами С16 и R8, система находится в режиме подогрева; при этом через нити накала лампы проходит ток контролируемой величины, что позволяет оптимальным образом разогреть оба электрода лампы. Нагретые электроды эмитируют (испускают) в лампу большое число электронов, и в таком состоянии для ее зажигания требуются значительно меньшие напряжения, что минимизирует ударные электрические нагрузки на элементы схемы и лампу в момент зажигания. Подогрев электродов весьма важен для обеспечения большого срока службы лампы (порядка 20 тыс. ч).

После возникновения генерации небольшой переменный ток начинает протекать от средней точки полумоста через нити накала лампы, L1 и С7. Частота колебаний постепенно снижается, что приводит к соответствующему росту величины тока. Скорость снижения частоты определяется емкостью конденсатора С14 и внутренним источником тока ИМС. Частота прекращает падать, как только будет достигнуто определенное значение напряжения переменного тока на резисторах R5 и R6, являющихся датчиками тока подогрева.

В течение всего этапа подогрева частота работы полумостового инвертора остается выше резонансной частоты цепочки L1C7 (55,6 кГц), и в силу этого напряжение на С7 еще мало для зажигания лампы. Весьма важно удержать это напряжение достаточно небольшим: ведь преждевременное, так называемое холодное, зажигание приводит к быстрому износу электродов лампы.

Величина индуктивности балластной катушки L1 определяется необходимым током через лампу, емкостью конденсатора поджига С7 и рабочей частотой в режиме горения. Минимальная величина емкости С7 определяется индуктивностью L1, величиной напряжения на лампе, не приводящего к зажиганию, при данном токе подогрева и минимальным напряжением сети. В результате оптимальным для подогрева оказывается значение емкости С7, равное 8,2 нФ.

После окончания этапа подогрева UBA2021 возобновляет дальнейшее снижение частоты переключений полумоста вплоть до низшей частоты fB (39 кГц). Однако теперь понижение частоты осуществляется гораздо медленнее, чем это происходило в стадии подогрева. Частота

переключений смещается к резонансной частоте последовательной цепочки, состоящей из индуктивности L1 и суммарной емкости конденсатора С7 и электродов лампы (55,6 кГы), причем сопротивления блокирующих постоянный ток конденсаторов С5 и С6 достаточно малы.

Максимальная величина напряжения зажигания в наихудшем случае (когда и светильник, и схема ЭПРА подключены к защитному заземлению сети) для лампы TL-D 58W при низких температурах составляет примерно 600 В.

Сочетание балластной катушки индуктивности L1 и конденсатора поджига С7 подобрано таким образом, чтобы напряжение на лампе могло превысить эти необходимые для надежного зажигания 600 В. Величина напряжения зажигания определяет максимальное значение емкости С7 при заданной индуктивности L1, выбранной исходя из нижней частоты/в UBA2021. Нижняя частота fB задается величинами R8, С15. Максимально возможная продолжительность этапа зажигания &gn равна 1,7 с (составляет 15/16 от rPRE); она устанавливается подбором С16 и R8.

Предположим, что лампа зажглась в ходе понижения частоты; тогда частота уменьшается до минимального значения fB. UBA2021 может осуществить переход к этапу горения двумя путями:

при снижении частоты до/в;

если частота % не достигнута, но переход происходит по истечении максимально возможной продолжительности этапа зажигания r1GN.

На этапе горения частота колебаний в схеме обычно снижается до /в (39 кГц), которая может использоваться в качестве номинальной рабочей частоты. Однако, в силу применения в ЭПРА автоматического управления, частота колебаний зависит от величины тока, протекающего через вывод 13 (вывод RHV) ИМС UBA2021. Автоматическое управление начинает функционировать после достижения 加 Автоматическое управление в значительной степени стабилизирует излучаемый лампой световой поток в широком диапазоне вариаций напряжения сети.

Во время этапа пуска конденсаторы низковольтного питания С9, С10 и С13 заряжаются током, протекающим от высоковольтного конденсатора С4 через R2, нить накала лампы, R7 и внутренне соединенные выводы 13 и 5 UBA2021.

На этапе горения происходит перекоммутация. Вместо вывода 5 к выводу 13 оказывается подключенным вывод 8. Теперь ток, протекающий через резисторы R2 и R7, используется в качестве информационного параметра в системе автоматического управления частотой пере- ключений силового инвертора, так как сила этого тока пропорциональна уровню выпрямленного напряжения сети. Пульсации с удвоенной частотой сети (100...120 Гц) фильтруются конденсатором С16. В результате

излучаемый лампой световой поток остается почти постоянным при изменении напряжения сети в пределах от 200 до 260 В.

На частотах выше 10 кГц лампа может рассматриваться как резистивная нагрузка. Светоотдача возбуждаемых на частотах выше 10 кГц трубчатых ламп существенно лучше, чем при их питании с частотой 50...60 Гц. Это означает, что лампа TL-D 58W при высокочастотном питании мощностью 50 Вт излучает такой же световой поток, как и TL-D 58W при мощности питания 58 Вт на частоте 50...60 Гц. Рабочая точка установившегося состояния для подключенной к ЭПРА TL-D 58W характеризуется напряжением на лампе 110 В и током через нее 455 мА, что соответствует мощности питания 50 Вт. Величина индуктивности балластной катушки L1 определяется рабочей точкой лампы, емкостью конденсатора поджига С7 и рабочей частотой, которая примерно равна 45 кГц при номинальном напряжении сети 230 В.

Желаемая мощность возбуждения лампы может быть достигнута при различных сочетаниях величин индуктивности L1 и емкости С7. Выбор конкретного сочетания зависит от таких факторов, как режим подогрева, минимально необходимое напряжение зажигания и допуски на параметры компонентов схемы. В большинстве случаев оптимальным является сочетание дроссельной катушки L1 индуктивностью 1 мГн и конденсатора поджига С7 емкостью 8200 пФ.

Для предохранения элементов силовой цепи от значительных перегрузок в микросхему встроена функция защиты от емкостного режима работы, которая активна на этапах зажигания н горения. Микросхема UBA2021 проверяет величину падения напряжения на R5 и R6 во время включения транзистора VT2 в каждом цикле работы инвертора. Если это напряжение оказывается меньше 20 мВ, что означает, что схема работает в емкостном режиме, UBA2021 начинает повышать частоту переключений с гораздо большей скоростью, чем она ее снижала на этапах подогрева и зажигания. В итоге частота переключений превысит резонансную частоту. При исчезновении признаков емкостного режима частота переключений вновь уменьшается до необходимой.

Защита при удалении лампы обеспечена способом получения низковольтного напряжения питания для UBA2021. При удалении лампы становится нулевым напряжение переменного тока на конденсаторе С6, что приводит к исчезновению низковольтного питания ИМС. После замены лампы без отключения ЭПРА работа схемы возобновится с этапа пуска. И, наконец, пуск ЭПРА невозможен при отсутствии лампы — ведь в этом случае пусковой резистор R7 оказывается отключенным от высоковольтного напряжения.

В ЭПРА установлен электролитаческий конденсатор С4 типа ASH-ELB 043. Эти конденсаторы, специально разработанные для при-

менения в электронных схемах питания люминесцентных ламп, характеризуются большим сроком службы (15000 ч) при температурах до 85 ℃ и выдерживают значительные пульсации тока.

Силовыми ключами в инверторе являются полевые МОП-транзисторы типа PHX3N50E (индекс Е свидетельствует о повышенной надежности прибора). Благодаря использованию принципа переключения при нулевом напряжении потери на переключение МОП-транзисторов минимизированы. Нагрев каждого из транзисторов вызывается только потерями в проводящем состоянии, и степень повышения температуры зависит от сопротивления открытого канала «сток—исток» T?DS on и теплового сопротивления корпуса Atn. Продолжительности этапов подогрева и зажигания достаточно малы, в силу чего выбор типа МОП-транзистора был обусловлен величиной тока, протекающего через балластную катушку индуктивности в режиме горения лампы. PHX3N50E характеризуются максимальным постоянным напряжением «сток—исток» 500 В и сопротивлением открытого канала менее 3 Ом.

Конструкция балластной катушки L1 с индуктивностью 1 мГн, выдерживающей пиковые токи зажигания до 2,5 А, позволяет применять ее в схемах без защитного заземления. Поджигающим в ЭПРА является конденсатор С7 с емкостью 8200 пФ типа КР/ММКР376. Этот тип конденсаторов разработан для применения в цепях с высокими скоростями нарастания напряжения и большой частотой повторения. Установленный конденсатор способен выдержать размах напряжения до 1700 В (600 В действующего значения синусоидального напряжения). Конденсатор можно заменить на полипропиленовый К78-2 на 1600 В.

Рекомендуемые типы электронных компонентов ЭПРА приведены в табл. 2.6.

Обозначение

Номинал

Напряжение

Тип

С1

0,22 мкФ

275 В

МКР336 2, специальный помехоподавляющий, для сети 220 В

С2.СЗ

2200 пФ

250 В

МКР3366

С4

33 мкФ

450 В

ASH043

С5, С6

0,047 мкФ

250 В

МКР379

С7

8200 пФ

1700 В

КР/ММКР376 仰ли полипропиленовый К78-2)

С8

0,015 мкФ

250 В

МКТ370

С9.С10, С13

1 мкФ

63 В

МКТ370

Рекомендуемые типы электронных компонентов ЭПРА

Таблица 2.6

Продолжение табл. 2.6

Обозначение

Номинал

Напряжение

Тип

C11

1 мкФ

630 В

МКТ347

C12.C14

0,1 мкФ

63 В

МКТ70

C15

110 пФ

100 В

Classi, 2%, NPO

C16

0,27 мкФ

63 В

МКТ 370

R1

4,7 Ом

АС04 (керамический проволочный)

R2, R7

220 кОм

350 В

SFR25H (стандартный пленочный 0,33 Вт)

R3

470 k

350 В

SFR25H

R5, R6

1,2Ом

350 В

SFR25H

R8

30,1 кОм

350 В

MPS25 (прецизионный пленочный)

L1

1 м「н

EF25/13/7

T1

27 мГн

CU15d3/1

DA1

UBA2021

SOT27(DIP-14)

VD1—VD4

BWV54

SOD57

VD5, VD6

1N4148

SOD27 (DO-35)

VT1.VT2

PHX3N50E

SOT186A(TO-220)

В табл. 2.7 приведены энергетические характеристики ЭПРА на микросхеме UBA2021.

Энергетические характеристики ЭПРАТаблица 2.7

Напряжение питания, В

200

210

220

230

240

250

260

Энергия, потребляемая от сети, Вт

52,0

53,5

54,4

55,0

55,4

55,6

55,8

Энергия, потребляемая лампой, Вт

47,6

48,9

49,6

50,0

50,2

50.3

50,3

Коэффициент полезного действия, %

92

91

91

91

91

91

90

На рис. 2.34 изображена принципиальная электрическая схема ЭПРА с использованием UBA2021 для питания компактной люминесцентной лампы мощностью 13 Вт.

Широкое использование КЛЛ привело к необходимости создания еще одной микросхемы.

Специализированная микросхема UBA2024 является одной из последних разработок фирмы PHILIPS. Использование UBA2024 позволяет создать действительно сверхминиатюрные электронные балласты для компактных люминесцентных ламп мощностью 3...15 Вт (с максимальным током лампы до 180 мА).

л

-25-9aA

£ 81QqlQOHTnosVdLie Essx。aQwhsdolwlfe b3Hqlfesus=fHHdu •寸E*a .oxa

Обознв- чениеНомер вывода для корпусаНазначение выводаUBA2024T (SO-14)UBA2024P (DIP-8)SGND1一Signal groundОбщий сигнальныйSGND2一Signal groundОбщий сигнальныйSGND32Signal groundОбщий сигнальныйHV46High-voltage supplyВысоковольтное питаниеSGND5-Signal groundОбщий сигнальныйVDD67Interna! low-voltage supply outputВыход внутреннего источника питанияRC78Internal oscillator inputВход генератораsw81Sweep timing inputВход таймера прогрева и поджигаSGND9一Signal groundОбщий сигнальныйSGND10一Signal groundОбщий сигнальныйFS113High-side floating supply outputПлавающее питание драйвера верхнего силового ключаPGND124Power groundОбщий мощныйSGND13一Signal groundОбщий сигнальныйOUT145Half-bridge outputВыход полумостаОбознв- чениеНомер вывода для корпусаНазначение выводаUBA2024T (SO-14)UBA2024P (DIP-8)SGND1一Signal groundОбщий сигнальныйSGND2一Signal groundОбщий сигнальныйSGND32Signal groundОбщий сигнальныйHV46High-voltage supplyВысоковольтное питаниеSGND5-Signal groundОбщий сигнальныйVDD67Interna! low-voltage supply outputВыход внутреннего источника питанияRC78Internal oscillator inputВход генератораsw81Sweep timing inputВход таймера прогрева и поджигаSGND9一Signal groundОбщий сигнальныйSGND10一Signal groundОбщий сигнальныйFS113High-side floating supply outputПлавающее питание драйвера верхнего силового ключаPGND124Power groundОбщий мощныйSGND13一Signal groundОбщий сигнальныйOUT145Half-bridge outputВыход полумостаНазначение выводов микросхемы UBA2024Таблица 2.8Назначение выводов микросхемы UBA2024Таблица 2.8翁。dn EWSXG BeHdAlMi。心0・а .oxa翁。dn EWSXG BeHdAlMi。心0・а .oxa

Обознв- чение

Номер вывода для корпуса

Назначение вывода

UBA2024T (SO-14)

UBA2024P (DIP-8)

SGND

1

一

Signal ground

Общий сигнальный

SGND

2

一

Signal ground

Общий сигнальный

SGND

3

2

Signal ground

Общий сигнальный

HV

4

6

High-voltage supply

Высоковольтное питание

SGND

5

-

Signal ground

Общий сигнальный

VDD

6

7

Interna! low-voltage supply output

Выход внутреннего источника питания

RC

7

8

Internal oscillator input

Вход генератора

sw

8

1

Sweep timing input

Вход таймера прогрева и поджига

SGND

9

一

Signal ground

Общий сигнальный

SGND

10

一

Signal ground

Общий сигнальный

FS

11

3

High-side floating supply output

Плавающее питание драйвера верхнего силового ключа

PGND

12

4

Power ground

Общий мощный

SGND

13

一

Signal ground

Общий сигнальный

OUT

14

5

Half-bridge output

Выход полумоста

Обознв- чение

Номер вывода для корпуса

Назначение вывода

UBA2024T (SO-14)

UBA2024P (DIP-8)

SGND

1

一

Signal ground

Общий сигнальный

SGND

2

一

Signal ground

Общий сигнальный

SGND

3

2

Signal ground

Общий сигнальный

HV

4

6

High-voltage supply

Высоковольтное питание

SGND

5

-

Signal ground

Общий сигнальный

VDD

6

7

Interna! low-voltage supply output

Выход внутреннего источника питания

RC

7

8

Internal oscillator input

Вход генератора

sw

8

1

Sweep timing input

Вход таймера прогрева и поджига

SGND

9

一

Signal ground

Общий сигнальный

SGND

10

一

Signal ground

Общий сигнальный

FS

11

3

High-side floating supply output

Плавающее питание драйвера верхнего силового ключа

PGND

12

4

Power ground

Общий мощный

SGND

13

一

Signal ground

Общий сигнальный

OUT

14

5

Half-bridge output

Выход полумоста

Назначение выводов микросхемы UBA2024Таблица 2.8

Назначение выводов микросхемы UBA2024Таблица 2.8

翁。dn EWSXG BeHdAlMi。心0・а .oxa

翁。dn EWSXG BeHdAlMi。心0・а .oxa

Отличительные особенности UBA2024:

интегрированные в микросхему силовые МОП-транзисторы, соединенные в полумостовую схему инвертора;

интегрированный диод цепи вольтодобавки (bootstrap);

наличие внутреннего низковольтного источника питания;

максимальное (кратковременное) рабочее напряжение 550 В;

регулируемое время прогрева и поджига («мягкий» и «горячий» старт);

возможность управления частотой задающего генератора;

минимальное количество внешних элементов.

Структурная схема UBA2024 показана на рис. 2.35.

Микросхема выпускается в корпусах DIP-8 и SO-14. Назначение выводов микросхемы UBA2024 приведено в табл. 2.8.

Принципиальная электрическая схема ЭПРА для компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) мощностью 11 Вт изображена на рис. 2.36.

RFUS

CBUF 450^

VD1 ~ RS207 LFILT

1.8 мГн

SW

Vdd

RC

SGND

OUT

PGND

EL1 11 ВТ

CHB2 0,047 мк

CVDD 0,01 мк

СНВ1

0,047 мк

ИН ROSC 110к

FS

dwoCM<8n

CSW =二 0,033 мк

_ _ COSC T 180

Рис. 2.36. Принципиальная электрическая схема ЭПРАдля КЛЛ мощностью 11 Вт

Типономиналы элементов для КЛЛ различной мощности приведены в табл. 2.9.

В табл. 2.10 приведены соотношения величин Cbuf и Rfus 网夕 ламп разной мощности.

На рис. 2.37 изображена конструкция ЭПРА с компактной ЛЛ мощностью 11 Вт.

Рисунок печатной платы (диаметр платы 35 мм) и расположение элементов ЭПРА для компактной ЛЛ мощностью 11 Вт показаны на рис. 2.38.

Рис. 2.37. Конструкция ЭПРА с компактной ЛЛ мощностью 7 7 Вт

in

О

GJ

e co 5 o 蜉

CQ

；О

@co 窮

в CQ 匸§ CM LC

CQ зй

5g

§s

5 CQ 皆信

co

О

Q

@CO

工0 浮

2 co

8 О

о О

в CQ 1c О о о

О 9

со

58

5S

gco s®

■ 8

二

о co co

е со 第

5

Г-

7

■ 8 駿

窮

S

6 CQ

О

OJ 9

5S

co

昊 g s

5 CQ

§s

co

есо W о 8.寸

3 8

I § 寸CM

бе 窮

е со

?0

CXJ 9

g £0

g co

5S

E 8 g s

S CD

§8

E

О co 2 О d g

iE 2 亡 d

5 £0 О g °

匚壇

е со 「О

О 9

m 5S

学8 5S

包В °s

■ 8

1

1

1

J

(J

J

J

Ji

_3

j

出

в

5

67 §§^

хьоохэо? ^OHhHLfeed 口纟 в旨 bolh①п①ие 一ql/EHS芝OHOUSl

Рис. 2.38. Печатная плата ЭПРА и расположение элементовРис. 2.38. Печатная плата ЭПРА и расположение элементовСоотношения величин Свир и Крэдла ламп разной мощностиТаблица 2.70

Рис. 2.38. Печатная плата ЭПРА и расположение элементов

Рис. 2.38. Печатная плата ЭПРА и расположение элементов

Мощность лампы, Вт

CbuF，МК® / Umax，'

RfUS，Ом Pmin，Вт)

<5

2,2/400

47(0,25/23Г

6...8

3,3/400

39 (0,25/23)*

9...11

4,7/385

33(0,5/32)*

12...15

6,8/385

27(0,5/47)*

ирйк<ечание. * Долговременная мощность / кратковременная мощность < 20 мс.

Электронные балласты на дискретных элементах

В недорогих электронных балластах практически повсеместно используются схемы полумостового автогенераторного инвертора (с самовозбуждением), реализованного на дискретных элементах. Достоинством таких электронных балластов является их низкая себестоимость. В качестве силовых ключей чаще всего здесь используются не полевые, а специальные биполярные транзисторы (сокращенно БМТ — биполярные мощные транзисторы).

Вопросы терминологии. В зарубежной технической литературе для обо- значения транзисторов различных типов используются аббревиатуры IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), BJT (Bipolar Junction Transistor) и BPT (Bipolar Power Transistor). Соответствующие отечественные аналоги — БТИЗ (биполярный транзистор с изолированным затвором), МОП ПТ (полевые транзисторы структуры металл-окисел-полупроводник), БТ (биполярные транзисторы) и БМТ (биполярные мощные транзисторы).

Технология производства эффективных БМТ была разработана несколько лет назад фирмой MOTOROLA и получила название H2BIP (High Gain, High Frequency Bipolar Transistors). Суть этой новой технологии состоит в том, что на одной полупроводниковой структуре, помимо основного высоковольтного БМТ, создаются активная схема недонасы-

щения этого транзистора и интегрированный антипараллельный диод между его коллектором и эмиттером. Созданные по данной технологии БМТ характеризуются лучшими среди биполярных транзисторов сочетаниями статических, динамических и энергетических показателей, имеют при этом незначительный (не более ±0,15 мкс) разброс по времени рассасывания 厶.Приборы этой серии типа BUL45D2, BUL38D, BUL39D, MJE18004D2 и популярные MJE13003, MJE13005, MJE13007, MJE13009 успешно используются в электронных балластах (которые являются на сегодняшний день перспективными изделиями массового спроса).

БМТ типа MJE13003, MJE13005, MJE13007, MJE13009 выпускают многие производители, поэтому вместо MJE могут присутствовать обозначения ST, РНЕ, KSE, НА, MJF и др.

В табл. 2.11 приведены технические параметры БМТ, наиболее часто используемых в электронных балластах.

Сравнительный анализ режимов выходных ключей типового электронного балласта, собранного по полумостовой схеме и управляющего работой двух люминесцентных ламп мощностью по 36...40 Вт при частоте коммутации 30...50 кГц, показывает, что уровень полных потерь мощности на ключах при использовании БМТ типа BUL45D2, так же, как и MJE13OO5 фирмы MOTOROLA, составляет очень незначительную величину (примерно по 0,5 Вт на транзистор). Примерно такие же показатели получаются и при использовании в данных блоках отечественных БМТ типа КТ8136А и КТ8181А производства ОАО «ЭЛЕКТРОНПРИБОР» (ЗАО «ФЗМТ», г. Фрязино). В случае использования в подобных балластах эквивалентных по току и напряжению MOSFET типа IRF830 или «ультра- быстрых» IGBT типа 1RGB410U фирмы IR уровень потерь мощности на этих МТ оказывается в 1,5…2 раза выше (0,8...1,0 Вт на транзистор). БМТ оказываются также заметно дешевле своих конкурирующих прототипов, что принципиально важно для получения небольшой итоговой цены электронных балластов, так как они направлены на замену в светильниках с ЛЛ неэффективных, но дешевых электромеханических пускорегулирующих аппаратов (дросселей со стартером), используемых сейчас р светотехнике.

Принципиальная схема варианта электронного балласта, построенного по принципу полумостового инвертора с самовозбуждением, показана на рис. 2.39.

Как видно из схемы, обмотка I трансформатора Т1 вючючена в диагональ полумоста, образованного двумя последовательно включенными

Таблица 2 "Таблица 2 "Технические параметры БМТ, используемыхТехнические параметры БМТ, используемых

Таблица 2 "

Таблица 2 "

Технические параметры БМТ, используемых

Технические параметры БМТ, используемых

силовыми БМТ VT1 и VT2. Последовательно с обмоткой I включен токоограничительный дроссель L2, который с конденсатором С5 образует резонансный контур. Резонансная частота контура определяется по известной нам формуле

11眾= 2nV12-C5眾= 2nV12-C5,кГц.,кГц.

1

1

眾= 2nV12-C5

眾= 2nV12-C5

,кГц.

,кГц.

В момент подачи напряжения на преобразователь и после его запуска в контуре L2, С5, ELI появляется напряжение ударного возбужде-

С4С4С5 1800...3900 630 ВС5 1800...3900 630 ВРис. 2.39. Принципиальная схема полумостового инвертора с самовозбуждением на MJE13003Рис. 2.39. Принципиальная схема полумостового инвертора с самовозбуждением на MJE13003

С4

С4

С5 1800...3900 630 В

С5 1800...3900 630 В

Рис. 2.39. Принципиальная схема полумостового инвертора с самовозбуждением на MJE13003

Рис. 2.39. Принципиальная схема полумостового инвертора с самовозбуждением на MJE13003

ния, импульсное значение которого составляет около 1000 В, что вполне достаточно для зажигания ЛЛ. После зажигания ток, который проходит через лампу, резко уменьшает добротность контура, шунтируя С5. Преобразователь работает на высокой частоте, и индуктивное сопротивление дросселя L2 ограничивает ток лампы.

Из особенностей работы преобразователя можно отметить узел автозапуска на симметричном динисторе VS1 и токовое управление коммутацией силовых транзисторов.

Цепь автозапуска необходима, поскольку генератор с обратной связью по току сам не запускается.

После включения питания конденсатор СЗ заряжается через резисторы R2, R3. Когда напряжение на СЗ достигает 30 В, симметричный динистор VS1 пробивается, и импульс разряда конденсатора СЗ открывает транзистор VT2, в результате чего запускается генератор. С помощью диода VD5 в процессе работы генератора СЗ поддерживают в разряженном состоянии.

Открытия VT2 и запуск генератора приводит к тому, что в обмотках трансформатора Т1 наводится ЭДС, полярность которой определяется

направлением их намотки. Полярность ЭДС в базовых обмотках обратных связей I и II противоположны. Поэтому открытие и закрытие силовых транзисторов происходит попеременно в момент насыщения сердечника трансформатора Т1.

Одним из недостатков подобных преобразователей является нали- чие сквозных токов через силовые транзисторы. Дело в том, что закрытый транзистор начинает открываться одновременно с началом закрывания открытого транзистора в момент насыщения трансформатора. Открывание транзистора происходит всегда быстрее, чем закрывание, в результате чего некоторое время (около 1 мкс) транзисторы обоих плеч моста преобразователя оказываются включенными. Спасает транзисторы MJE13003 от выхода из строя относительно высокое сопротивление в состоянии насыщения и наличие токоограничительных резисторов R4, R5 в эммитерных цепях. Попытка установить в преобразователь транзисторы с малым сопротивлением насыщения (особенно в схемах, где отсутствуют токоограничительные резисторы R4, R5) приводит к их быстрому выходу из строя.

Элементы Cl, R1 и L1 предотвращают распространение по электросети радиопомех, возникающих при работе генератора. Резистор R1 также ограничивает начальный токовый импульс, возникающий при заряде электролитического конденсатора С2.

Не стоит удивляться разбросу номиналов элементов, указанных на схеме,——он реально существует для ламп различной мощности и разных производителей, конечно, с учетом того, что парные элементы (например, резисторы R2 и R3) имеют одинаковые номиналы. Это же касается и диодов с транзисторами — на схеме указаны лишь наиболее часто встречающиеся типы. Дроссель L2 собран на миниатюрном Ш-образ- ном магнитопроводе из феррита с наружными размерами 10... 15 мм, с небольшим зазором. Его обмотка содержит 240...350 витков обмоточного провода диаметром 0,2 мм.

Трансформатор Т1 выполнен на кольцевом ферритовом магнитопроводе наружным диаметром 8...10 мм й высотой 3...5 мм, первичная обмотка (I) содержит 6...10 витков, обмотки II и III — по 2...3 витка, причем провод может быть как обмоточным диаметром 0,3...0,4 мм, так и обычным монтажным. Дроссель L1 — полтора-два десятка витков обмоточного провода диаметром 0,5 мм, намотанных на небольшом ферритовом стержне. Рабочая частота генератора определяется, в основном, параметрами трансформатора Т1 и при номинальной нагрузке равна 40...60 кГц.

Существует еще один вариант преобразователя, применяемый чаще всего в самых маломощных КЛЛ. Внешний вид платы такого балласта показан на рис. 2.40. Схема его приведена на рис. 2.41.

Пускоре「улнруюьцие аппараты

РИС' а，。* е^шнии вид маломощного преобразователя

С4 1800...3900

%с 2.41. Схема

маломощного преобразователя

Главное отличие от предыдущего варианта — отсутствие цепи автозапуска. Режим мягкого самовозбуждения создается здесь вследствие при- открывания транзистора VT2 током через резисторы R2 и R3. Запуску также способствует конденсатор С5, создающий добавочный импульс базового тока транзистора VT2 в момент включения питания.

Следующие варианты электронных балластов предназначены для работы с более мощными ЛЛ, мощность которых от 18 до 36 Вт. Существуют варианты, работающие как на одну, так и на две ЛЛ.

Внешний вид недорогих электронных балластов показан на рис. 2.42.

рис. 2.42. Внешний вид недорогих электронных балластов

Первый, на который мы обратим внимание, это электронный балласт китайской фирмы LUXOR (рис. 2.42.а). Он предназначен для работы с кольцевыми лампами мощностью 22...32 Вт. На рис. 2.43 показан его внешний вид.

Рмс. 2.43. Внешний вид платы электронного балласта китайской фирмы LUXOR

Схемотехнически и по принципу работы он не отличается от рассмотренных выше схем. На рис. 2.44 показана принципиальная электрическая схема. На рис. 2.45 — печатная плата с расположением элементов.

Следует отметить, что в погоне за уменьшением себестоимости электронного балласта китайские производители исключили помехоподавляющий фильтр и предохранитель. Фильтрующий конденсатор С1 имеет минимальную величину, при которой еще сохраняется работоспособность устройства. Данная схема является классическим примером электронного балласта, наглядно показывающим, как при минимальном количестве недорогих элементов можно заставить светится ЛЛ.

Некоторые китайские производители используют в электронных балластах с заявленной мощностью 40 Вт маломощные транзисторы. На рис. 2.46 показан внешний вид такого балласта.

Более надежным в плане схемотехники является электронный балласт фирмы VITO.

Внешний вид показан на рис. 2.47.

Рис. 2.45. Печатная плата и расположение элементов балласта LUXORРис. 2.45. Печатная плата и расположение элементов балласта LUXORрис, 2.46. Внешний вид балласта с маломощными транзисторамирис, 2.46. Внешний вид балласта с маломощными транзисторамирис_ 2.47. Внешний вид балласта фирмы VITOрис_ 2.47. Внешний вид балласта фирмы VITO9g9g

Рис. 2.45. Печатная плата и расположение элементов балласта LUXOR

Рис. 2.45. Печатная плата и расположение элементов балласта LUXOR

рис, 2.46. Внешний вид балласта с маломощными транзисторами

рис, 2.46. Внешний вид балласта с маломощными транзисторами

рис_ 2.47. Внешний вид балласта фирмы VITO

рис_ 2.47. Внешний вид балласта фирмы VITO

9g

9g

На плате установлен предохранитель; имеется также место для установки помехоподавляющего фильтра. На рис. 2.48 показана его принципиальная электрическая схема, а на рис. 2.49 — печатная плата с расположением элементов.

euHieirx

OJ>3S1 ^oss зокнзнзуефин-*оёиоеа и BJe-u ненье 丁①匚.6 寸・e 6SQ

Tnui

ё 9。

Tnm

2

fnm

9H 9。

tnul

99 L

• z

•8

S3

ИА;44 А;500 В; 170 Вт; -55...+ 150℃; 0,52 Ом; .....52 нКл:....1423 пФ.ИА;44 А;500 В; 170 Вт; -55...+ 150℃; 0,52 Ом; .....52 нКл:....1423 пФ.

ИА;

44 А;

500 В; 170 Вт; -55...+ 150℃; 0,52 Ом; .....52 нКл:

....1423 пФ.

ИА;

44 А;

500 В; 170 Вт; -55...+ 150℃; 0,52 Ом; .....52 нКл:

....1423 пФ.

Не все фирмы производители при реализации автогенераторных схем электронных балластов используют в качестве силовых ключей биполяр- ные транзисторы. Например, фирма OSRAM в своей популярной 20-ваттной КЛЛ (внешний вид ее показан на рис. 2.50) типа DULUX EL LONG LIFE использует полевые транзисторы MOSFET 11N50 (12N50).

Эти транзисторы выпускают многие производители, поэтому в полном обозначении могут присутствовать дополнительные буквы, например IRFS11N50A.

Параметры транзистора IRFS11N50A:

• постоянный ток стока /D • импульсный ток стока /dm • максимальное напряжение сток-исток KDS • максимальная рассеиваемая мощность PD • диапазон рабочих температур 7； • сопротивление в открытом состоянии .... • общий заряд затвора Cg • входная емкость C1SS

世 7 95 й xnmu 1^0 в ^1世 7 95 й xnmu 1^0 в ^1ouoxxots — Ilslile .s.^ iouoxxots — Ilslile .s.^ i

世 7 95 й xnmu 1^0 в ^1

世 7 95 й xnmu 1^0 в ^1

ouoxxots — Ilslile .s.^ i

ouoxxots — Ilslile .s.^ i

На рис. 2.51 показана принципиальная электрическая схема электронного балласта, используемого в КЛЛ OSRAM DULUX EL LONG LIFE.

Как особенность схемы можно отметить, что трансформатор Т1 выполнен на III-образном сердечнике типонаминала Ш5х5 с немагнитным зазором примерно 0,3 мм. Обмотка II, имеющая индуктивность 2,23 мГн, выполняет также функции токоограничительного дросселя для ELI.

В данном электронном балласте, в отличие от китайских собратьев, имеется помехоподавляющий фильтр LI, С2, а также реализован режим предварительного прогрева электродов ELI с помощью позистора PTC S1065, что положительно отражается на сроке службе КЛЛ. Поэтому присутствие в названии лампы слов LONG LIFE (долгая жизнь) вполне оправдано.

ЭПРА с питанием от низковольтных источников

В ряде случаев (при отдыхе на природе или отключении электроэнергии дома) возникает необходимость запитать ЛЛ от автономных низковольтных источников тока, например, от автомобильного аккумулятора.

Рассмотрим несколько конструкций, которые помогут решить нам эту проблему.

По схемотехническому исполнению электронные балласты, работающие от автономных низковольтных источников, разделяют на двухтактные и однотактные. И те, и другие могут быть реализованы как на специ- ;ализированных микросхемах, так и на дискретных элементах.

? Описываемое ниже устройство предназначено для питания люми- I несцентных ламп при освещении гаража, садового домика или других $ небольших помещений. Оно выполнено на доступных элементах и без f труда может быть повторено радиолюбителями средней квалификации. ? К достоинствам устройства, в частности, относится его способность ；работать при пониженном до 5 В напряжении питания.

Данный электронный балласт рассчитан на питание люминесцентных ；ламп ЛБУ 30 мощностью 30 Вт и имеет следующие технические характе~

；ристики:

；• номинальное напряжение питания 13,2В;

• номинальный входной ток 2,6А;

»• частота преобразования 20...25 кГц;

• КПД устройства *. ..85%.

Структурная схема преобразователя показана на-рис. 2.52.

Преобразователь выполнен на базе повышающего инвертора напряжения, нагруженного на последовательный колебательный контур, обра-

Рмс. 2.52. Структурная схема преобразователя

зованный катушкой индуктивности L1 и конденсатором С1, параллельно которому включена люминесцентная лампа ELI. Инвертор преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи 13,2 В в переменное в виде импульсов прямоугольной формы амплитудой 150 В, поступающее на последовательный колебательный контур LI, С1. Резонансная частота контура равна частоте питающего напряжения, а ток, протекающий через нагрузку, подключенную к конденсатору контура, не зависит от ее сопротивления. При этом в момент подачи питающего напряжения сопротивление лампы ELI велико, к конденсатору С1 приложено высокое напряжение, а через катушку индуктивности L1 протекает ток, превышающий номинальное значение. Этот ток течет и через нити накала ELI, разогревая их, что обеспечивает надежное включение лампы. При загорании лампы ее сопротивление падает и шунтирует конденсатор С1. В результате напряжение на нем снижается до значения, поддерживающего горение лампы, а ток через катушку индуктивности L1 уменьшается до номинальной величины.

Принципиальная электрическая схема преобразователя показана на рис. 2.53.

Колебательный контур образован элементами L2, С7. Инвертор выполнен по схеме двухтактного автогенератора с положительной обратной связью по току (ПОСТ) на элементах Tl, Т2, LI, VT1, VT2, VD1— VD6, С2—С5, R1—R4. Такое построение инвертора позволяет минимизировать энергию, затрачиваемую на управление ключевыми транзисторами VT1, VT2, и снизить влияние напряжения источника питания на стабильность работы преобразователя. В этом случае легко обеспечиваются и оптимальные частоты преобразования. Кроме указанных выше элементов, преобразователь содержит плавкий предохранитель FU1, конденсатор С1, защищающий источник питания от импульсных токов, и цепочку С6, R5, подавляющую высокочастотные колебания напряжения на обмотках трансформатора Т2.

Работает преобразователь следующим образом. В момент подачи питающего напряжения транзисторы VT1, VT2 закрыты, и напряжение на их коллекторах равно напряжению питания. Через резисторы RI, R2 протекает ток, заряжающий конденсаторы С2, СЗ в направлении, противоположном их полярности, указанной на схеме. Через некоторое

транзисторов (например, VT1)транзисторов (например, VT1)время напряжение на базе одного извремя напряжение на базе одного издостигнет порога его открывания, и через коллекторную цепь потечет ток, который пройдет также через источник питания, обмотку I трансформатора Т2 и обмотку III трансформатора Т1. В результате появится ток и в обмотке II трансформатора Т1, который, в свою очередь, потечет через конденсатор С2 и переход «база-эмиттер» транзистора VT1. При этом VT1 входит в режим насыщения, а конденсатор С2 перезаряжается в соответствии с указанной на схеме полярностью. Его перезарядка ограничивается диодом VD1. Таким образом происходит запуск преобразователя. Транзистор VT1 будет находиться в состоянии насыщения до тех пор, пока не прекратится базовый ток, что может произойти в результате снижения тока через первичную обмотку трансформатора Т2 или при коротком замыкании обмоток трансформатора Т1.

транзисторов (например, VT1)

транзисторов (например, VT1)

время напряжение на базе одного из

время напряжение на базе одного из

Запускается преобразователь на резонансной частоте контура L2C7, и транзисторы VT1, VT2 будут переключаться в момент перехода через нуль тока дросселя L2. После зажигания лампы ELI и шунтирования ею конденсатора С7 передача энергии дросселя L2 лампе и конденсатору С7 затягивается, и частота преобразования снижается. Ее стабилизация при этом происходит на уровне, определяемом временем перемагничивания цросселя L1, который, насыщаясь, замыкает накоротко обмотку транс- |>орматора Т1, что приводит к закрыванию одного транзистора и откры- занию другого. Частота настройки колебательного контура выбрана рав- юй 46 кГц, а рабочая частота преобразователя — 20...25 кГц. При таком )тношении частот обеспечивается максимальная эффективность работы. Депочки С4, VD5, R3 и С5, VD6, R4 служат для снижения амплитуды юммутационного импульса на коллекторах транзисторов VT1, VT2 при к закрывании.

аё§оз^оф^^ё§т^фс ^s .。妾

Преобразователь смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 233x50 мм.

Чертеж возможного варианта печатной платы преобразователя изображен на рис. 2.54.

Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73- 17 (С1, С4, С5), К50-35 (С2, С3)и К15-5 (остальные), диодов серий КД105 (VD1, VD2) и КД212 (VD3—VD6). Транзисторы VT1, VT2 закрепляют с помощью стандартных фланцев и винтов с гайками М4 на Г-образных теплоотводах (на рис. 2.54 изображены штрихпунктирными линиями). Каждый из них сгибают из пластины листового алюминиевого сплава АМц-П толщиной 2 мм (размеры заготовки — 85x50, полки — 50x12 мм) и привинчивают к плате винтами с гайками М3. Выводы транзисторов соединяют с печатными проводниками отрезками монтажного провода. Резисторы R3, R4 устанавливают перпендикулярно плате.

Электронный балласт может быть встроен в светильник или помещен в отдельный кожух. При монтаже дроссель L1 и трансформатор Т1 желательно разместить возможно дальше от трансформатора Т2 и дросселя L2, а оксидные конденсаторы С2, СЗ не располагать в непосредственной близости от транзисторов VT1, VT2 и резистора R5.

В преобразователе применены конденсаторы К73-17 (С1, С4, С5) на напряжение 63 В, К50-35 (С2, СЗ) на напряжение 25 В и К15-5 (С6, С7) на напряжение 1,6 кВ. Транзисторы КТ803А можно заменить на КТ908 с любыми буквенными индексами. Их желательно выбрать с одинаковым коэффициентом передачи тока базы. Примененные в устройстве диоды КД105 могут иметь любой буквенный индекс. Подойдут и другие низ- J кочастотные диоды с допустимым прямым током не менее 0,5 А. Диоды 中 КД212 (VD3——VD6) также могут быть с любым буквенным индексом. Их Р допустимо заменить другими кремниевыми диодами, способными работать на частотах до 50 кГц и допускающими прямой ток не менее 2 А и обратное напряжение не менее 50 В.

Дроссели и трансформаторы намотаны на кольцевых магнитопроводах из феррита М2000НМ-1. Обмотки дросселей LI, L2 размещены на магнитопроводах К7х4х2 и К40х25х11 и содержат 5 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,63 мм и 140 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм соответственно. Обмотки трансформаторов Tl, Т2 намотаны на магнитопроводах К20х12х6 и К40х25х11 соответственно. Обмотки ? I, III и ПГ трансформатора Т1 содержат по 3 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,63 мм, а II и li' — по 12 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм. Каждая из обмоток I и I' трансформатора Т2 состоит из 11 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм, а обмотка II — из 140 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм. Обмотки I и I' трансформатора Т2 намо- ,таны одновременно в два провода поверх обмотки II. Между обмотками

следует проложить лакоткань. Обмотки трансформатора Т1 необходимо расположить в соответствии со схемой, показанной на рис. 2.55.

Обмотка I должна размещаться симметрично относительно остальных обмоток с целью обеспечения симметрии полупериодов выходного напряжения и исключения одностороннего насыщения магнитопровода трансформатора, приводящего к увеличению потерь энергии. Дроссель L2 должен иметь немагнитный зазор. Для этого в его сердечнике перед намоткой нужно сделать пропил шириной 0,8 мм.

На время налаживания преобразователя вместо лампы ELI и конденсатора С7 последовательно с дросселем L2 включают резистор сопротивлением 1 кОм и мощностью 5...10 Вт. Вначале проверяют надежность запуска преобразователя. Для этого на него подают питающее напряжение 5 В и, если он не начинает генерировать прямоугольные импульсы частотой 20...25 кГц, уменьшают сопротивление резисторов RI, R2, но не более, чем в три раза. Далее контролируют частоту генерации преобразователя. Для этого на него подают номинальное напряжение питания 13,2 В и с помощью осциллографа или частотомера определяют частоту переменного напряжения на обмотках трансформатора Т2. Если она выходит за пределы 20...25 кГц, изменяют число витков дросселя L1. Для увеличения частоты число витков дросселя L1 уменьшают, а для снижения — увеличивают. После этого восстанавливают выходные цепи преобразователя и последовательно с дросселем L2 включают резистор сопротивлением 10 Ом и мощностью 0,5...1,0 Вт. Затем на преобразователь подают номинальное напряжение питания, и после загорания лампы ELI с помощью осциллографа контролируют форму напряжения на вновь установленном

Рис. 2.55. Схема расположения обмоток трансформатора 丁 1

резисторе: она должна быть близкой к синусоидальной. Ток через дроссель L2 должен составлять около 0,22 А. При подаче питания на преобразователь лампа должна загораться не позднее чем через 1...2 с. Помимо лампы ЛБУ 30 совместно с описанным преобразователем могут работать и другие, рассчитанные на те же напряжение и ток.

Следующий вариант устройства питания от низковольтного истой- ника ——это электронный балласт, реализованный на специализированной микросхеме КР1211ЕУ1.

Вход зашииты по токуВход зашииты по токуFC 1FC 1FV 2 4ZFV 2 4ZВход выбора частотВход выбора частотOUT2 4OUT2 4€€8 VCC Напряжение ппитания7 Т Вход генератора6OUT1 Выход 15 GND Общий8 VCC Напряжение ппитания7 Т Вход генератора6OUT1 Выход 15 GND ОбщийМикросхема 1211ЕУ1 представляет собой специализированный контроллер электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) для компактных люминесцентных ламп с питанием от бортовой сети постоянного тока 3...24 В. Производится по КМОП технологии. В табл. 2.12 приведены отличительные характеристики микросхем в разных корпусах.

Вход зашииты по току

Вход зашииты по току

FC 1

FC 1

FV 2 4Z

FV 2 4Z

Вход выбора частот

Вход выбора частот

OUT2 4

OUT2 4

€

€

8 VCC Напряжение ппитания

7 Т Вход генератора

6OUT1 Выход 1

5 GND Общий

8 VCC Напряжение ппитания

7 Т Вход генератора

6OUT1 Выход 1

5 GND Общий

Типономинал

Коэффициент деления К1

Коэффициент деления К2

Корпус

Диапазон температур, ℃

КР1211ЕУ1

6 + 1

8 + 1

DIP-8

-45...+100

КФ1211ЕУ1

6 + 1

8 + 1

SOP-8

-45...+100

КР1211ЕУ1А

2 + 1

3 + 1

DIP-8

-45...+100

КФ1211ЕУ1А

2 + 1

3+1

SOP-8

-45...+ 100

Отличия микросхем с разной маркировкой

Таблица 2 72

Цоколевка корпусов показана на рис. 2.56.

Вход защиты по напряжению

Выход 2

Пластмассовый корпус типа DIP-8

FC 1FV 2IN 3OUT2 4FC 1FV 2IN 3OUT2 4КФ1211ЕУ1КФ1211ЕУ18 VCC7 Т 6OUT15 GND8 VCC7 Т 6OUT15 GND

FC 1

FV 2

IN 3

OUT2 4

FC 1

FV 2

IN 3

OUT2 4

КФ1211ЕУ1

КФ1211ЕУ1

8 VCC

7 Т 6OUT1

5 GND

8 VCC

7 Т 6OUT1

5 GND

Пластмассовый корпус типа SOP-8

Рис. 2.56. Назначение выводов микросхемы КР(КФ)1211ЕУ1А

Максимальные значения параметров и режимов:

напряжение питания VQC

входное напряжение высокого уровня 0® (Н)

по входам IN, FV, FCVcc+ 0,5 В;

входное напряжение низкого уровня F^ (L)

по входам IN, FV, FC-0,5 В;

максимальный выходной ток Zou r 250 мА;

рассеиваемая мощность PD750 мВт;

максимальная емкость нагрузки Cl 1000 пФ.

Электрические характеристики:

напряжение питания Исс3...9В;

входное напряжение высокого уровня 匕n (Н)

по входам IN, FV, FC, не менее0,7-Исс;

входное напряжение низкого уровня K1N (L)

по входам IN, FV, FC, не более0,2・%(：；

средний выходной ток для каждого выхода ZOUT (av) •. •. 150 мА;

частота задающего генератора Д, не более5 МГц;

входной ток высокого уровня /1N (Н) по входам

IN, FV, FC, не более1 мкА;

входной ток низкого уровне "n (L) по входам

IN, FV, FC, не более1 мкА;

ток потребления при/г = 0, не более10 мкА.

Описание работы

Структурная схема микросхемы 1211ЕУ1/А раскрыта на рис. 2.57.

Основная особенность микросхемы КР(КФ)1211ЕУ1 — наличие двух достаточно мощных каналов управления ключами, работающих в противофазе с обязательной паузой между выходными импульсами (импульс во втором канале появляется через некоторое время после окончания импульса в первом, и наоборот; в западной терминологии эта пауза носит название Dead time ——время простоя). Благодаря этому микро

схема хорошо подходит для построения несложных, легко повторяемых импульсных преобразователей напряжения.

Микросхема состоит из задающего генератора, делителя частоты, формирователя импульсов и выходных усилителей. Управление микросхемой производится через выводы IN, FC, FV. С выводами управления микросхем。访 связаны встроенные пороговые устройства. Вывод IN переключает делитель частоты и сбрасывает RS-триггер блокировки формирователя импульсов и выходных усилителей. При подаче на вывод

IN напряжения низкого уровня выбирается коэффициент деления К1 и сбрасывается RS-триггер, при подаче высокого уровня выбирается коэффициент деления К2.

Выводы FC и FV служат для построения схем защиты. Подача на вывод FV напряжения высокого уровня вызывает выключение выходных усилителей (на выводах OUT1 и OUT2 устанавливается напряжение, равное нулю) на время, пока напряжение высокого уровня удерживается на этом выводе. Подача на вывод FC напряжения высокого уровня вызывает установку RS-триггера и выключение выходных усилителей (на выводах OUT1 и OUT2 устанавливается напряжение, равное нулю) до тех пор, пока по входу IN не будет сброшен RS-триггер.

Рабочая частота задающего генератора микросхемы зависит от параметров элементов цепи R2, С1, подключаемых к выводу Т.

Ток, протекающий через резистор R2, заряжает конденсатор С1. Когда напряжение на нем повышается до уровня, равного примерно 2/3 от напряжения питания, открывается шунтирующий его внутренний ключ микросхемы, в результате чего конденсатор быстро разряжается. Далее цикл повторяется. Частоту колебаний / на входе Т микросхемы можно оценить по формуле

Дия устойчивой работы устройства емкость конденсатора С1 должна быть не более 3000 пФ, а сопротивление резистора R2 — не менее 500 Ом.

Импульсы пилообразной формы на входе Т (рис. 2.58) служат основой для формирования выходных импульсов на выходах OUT1 и OUT2. На них поочередно появляются прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от уровня напряжения на входе IN. При низком логическом уровне она равна шести, а при высоком — восьми периодам колебаний задающего генератора. По окончании импульса формируется пауза длительностью, равной одному периоду колебаний задающего генератора, в течение которой напряжение на обоих выходах имеет низкий уровень. Затем появляется импульс в другом канале и т. д. Иными словами, частота следования импульсов на выходах микросхемы ^^ связана с частотой / следующими соотношениями:

при низком уровне на входе IN

^ = б7ТТб7Т = 4,кГц;

при высоком —

儿= 8 + 1【8 + 14，кГи・

Здесь суммы чисел в знаменателях ——периоды колебаний на выходах OUT1 и OUT2, выраженные через период колебаний на входе Т.

Зависимость стабильности частоты генератора от изменения напряжения питания можно оценить по графику, приведенному на рис. 2.59.

Ток, потребляемый микросхемой, увеличивается с повышением частоты генератора, как показано на рис. 2.60.

Выход генератора подключен к управляемому делителю частоты, с выхода которого симметричные противофазные импульсы поступают

Рис. 2.58. Временные соотношения между входными и выходными сигналами

Vcc.BVcc.B

Vcc.B

Vcc.B

Р”с. 2.59. Зависимость периода следования импульсов на выходе микросхемы1211ЕУ1 от напряжения питания; коэффициент деления равен 14

85 ℃；25℃；-60 ℃

Рис- 2.60. Зависимость тока потребления от частоты генератора и температуры

на вход формирователя; формирователь обеспечивает паузу между ними длительностью в один период тактовой частоты, как показано на рис. 2.61.

Типовая схема применения микросхемы 1211ЕУ1/А в ЭПРА для люминесцентной лампы мощностью 9...15 Вт приведена на рис. 2.62.

Схема инвертора состоит из микросхемы 1211ЕУ1/А с времязадающими цепями и двухтактного трансформаторного каскада, нагрузкой которого является колебательный контур L2, С8 с люминесцентной лампой.

После включения схема производит разогрев катодов лампы напряжением с частотой на 30% выше резонансной, а затем подает на нее

высокое напряжение с частотой, равной резонансной, под действием

которого лампа начинает светиться в штатном режиме.

Частота импульсов, вырабатываемых генератором, подбирается такой, чтобы при высоком уровне напряжения на входе IN (при коэффициенте

деления, равном К2) частота повторения импульсов на выходе микросхемы была равна резонансной частоте колебательного контура. При подаче напряжения питания ток, протекающий через резистор R2, начинает заряжать конденсатор С2, подключаемый к выводу IN. Постоянная

времени RC-цепочки R2, С2 определяет время разогрева катодов лампы. При этом за время достижения порогового значения напряжения на входе IN производится разогрев катодов лампы частотой выше резонансной

(коэффициент деления К1), а после достижения порогового значения — зажигание и свечение лампы (коэффициент деления К2). Для данной схемы резонансная частота колебательного контура равна 45 кГц, время заряда конденсатора С2 — 2 c.

Элементы LI, С5 и С6 обеспечивают изменение напряжения на стоках

транзисторов по синусоидальному закону. Транзисторы переключаются при нулевом напряжении на стоке, вследствие чего разогрев транзисторов уменьшается за счет снижения коммутационных потерь.

Микросхема 1211ЕУ1А отличается от 1211ЕУ1 меньшими значениями обоих коэффициентов деления К1 и К2 (см. табл. 2.12) делителя частоты, что позволяет примерно вдвое уменьшить частоту задающего генератора 7T. Это сделано для того, чтобы длительность паузы между выходными импульсами, равная одному периоду тактовой частоты Д , увеличилась также примерно б два раза, что позволяет эффективно использовать в качестве выходных ключей недорогие биполярные транзисторы с боль

шим временем переключения, чем у полевых транзисторов.

Кроме полевых транзисторов, указанных на схеме, можно использовать КП742, КП723, IRLR2905, STD20NE06L, SPP80N04S2L, SPP80N06S2L.

К8 91…6 5ё0§02 ZCSS ^0ХЁФ^0ф§22^ tjwvyce s 4/LALLi_ zwwvaxQOQXWWHWHQhags w&QHemoum Ng Z 6sdК8 91…6 5ё0§02 ZCSS ^0ХЁФ^0ф§22^ tjwvyce s 4/LALLi_ zwwvaxQOQXWWHWHQhags w&QHemoum Ng Z 6sd

К8 91…6 5ё0§02 ZCSS ^0ХЁФ^0ф§22^ tjwvyce s 4/LALLi_ zwwvaxQOQXWWHWHQhags w&QHemoum Ng Z 6sd

К8 91…6 5ё0§02 ZCSS ^0ХЁФ^0ф§22^ tjwvyce s 4/LALLi_ zwwvaxQOQXWWHWHQhags w&QHemoum Ng Z 6sd

В качестве повышающего трансформатора Т1 для ламп моишостью до 15 Вт используют броневые сердечники чашечного типа Е22 (где 22 — внешний диаметр чашки в миллиметрах) без зазора, марка феррита 2000НМ. Обмотка II содержит 150...170 витков ПЭЛ диаметром 0,3 мм, обмотка I — 2x18 витков ПЭЛ диаметром 0,6 мм.

Для ЛЛ мощностью 18...36 Вт следует брать более мощный сердечник, Ш-образный или броневой со среднем керном сечением 0,6... 1 см2. Основные геометрические параметры некоторых магнитопроводов представлены в табл. 2.13.

Основные геометрические параметры некоторых магнитопроводов Таблица 2.13^

Типоразмер

Цлмна средней силовой линии %，см

Площадь сечения магнитопровода Sm，cm?

Площадь окна So, CM2

Sm^S。， CM4

Эффективный объем магнитопровода Ум = Мм，см3

2,45

0,06I

0,283

0,017

0,147

3…5ода—

K1fix10x4.5

4 090,1350,785。，「

К20х12х6

5.03i

0,24

1,13

0,271

8 170,363,14也

K38x24x79,75唯竺?必冷

10,220.8254包竺^号

4 310.30，52芷2

Ш7х7

6,29

0t62

1,1407—

ШЮхЮ

8.381，°

2,1

2,1

Ш12х15

「9,67384749 ——上——

L 12 93,2142里5班3

11120x28

-，14.46,775,3

97,5

514

1.89

0,27

0,157

0,0425

0,529

Б22

『3 040,690,390,25841

БЗО

-一 4411,460,812 一」£更

636

5,4

2,2

0,8541,8411,9

6,92

3,74

1,967

7,0

25,88

Пр„я.К-кол^е=^^^^^^^

с см? 一 площадь окна магнитопровода,

"м'= 'mxSm，см3 — эффективный объем магнитопровода.

Число витков первичной обмотки определяют из расчета 1 …1,4 витка на 1 В напряжения питания, диаметр провода — исходя из плотности тока 3...4 А/мм2. Например, при среднем токе первичной обмотке 2 А

следует использовать провод диаметром 0,8...1 мм. Аналогично рассчитывают число витков вторичной обмотки, амплитуда импульсов при этом должна быть не менее 150 В.

Токоограничительный дроссель L2 аналогичен дросселям, используемым в электронных балластах на IR2153, которые были рассмотрены выше.

Для расчета трансформаторов удобно пользоваться программой EvTrans, которую разработал А. С. Ревко. На сайте технической поддержки программы для расчета трансформаторов EvTrans (адреса в Интернете http://evtrans.chat.ru/, http://ineLstu.cn.ua/—asr/evtrans/) имеются также справочные данные по методикам расчета трансформаторов и самим трансформаторам.

Расчет трансформатора можно также производить с помощью программы Е. А. Москатова, которую можно найти в Интернете по адресу ftp://ftp.radio.rU/pub/2004/soft_2004/Transformer_l.0.0.l.exe.

Методика расчета двухтактных трансформаторов имеется и в книге [9]. В Интернете доступна электронная версия этой книги по адресу http://power.frikzona.org/books/pulse/semenov_se41andproffi.djvu.

Замечания по применению

При повышении напряжения питания увеличивается напряжение, подводимое к лампе, и мощность, рассеиваемая микросхемой. Чтобы избежать выхода из строя как лампы, так и силовых транзисторов, в схему ЭПРА вводят блокировки по превышению напряжения питания (вывод FV) и потребляемому току (вывод FC).

Схема узла блокировки ЭПРА по превышению напряжения питания приведена на рис. 2.63.

Увеличение напряжения питания приводит к росту напряжения на входе FV. При превышении порога срабатывания происходит выключение выходных каскадов микросхемы (на выводах OUT1 и OUT2 устанавливается напряжение, равное нулю). Уровень срабатывания схемы защиты (максимально допустимое напряжение ИР МАКС, подводимое к выходному каскаду) определяется выбором номиналов резисторов RI, R2:

^Р.МАКС = 0,6 • Vcc — > В,

ще 0,6%с — порог срабатывания схемы защиты.

Сопротивление резистора R] должно быть достаточно большим, чтобы ограничить ток через внутренний защитный диод при больших бросках напряжения питания.

Рис. 2.63. Схема защиты выходного каскада по напряжению

Схема узла блокировки ЭПРА по превышению тока через лампу приведена на рис. 2.64.

В случае выхода лампы из строя резко увеличивается ток через лампу, что приводит к увеличению падения напряжения на спирали лампы. Это напряжение выпрямляется детектором VD1, С1 и через делитель RI, R2 подается на вход FC. Для предотвращения случайного срабатывания от помех параллельно резистору R1 включен конденсатор С1. Делитель R1, R2 должен быть рассчитан так, чтобы при максимально допустимом токе через лампу напряжение на входе FC составило 0,6-^0

Рис. 2.64. Схема защиты выходного каскада по токуРис. 2.64. Схема защиты выходного каскада по току

Рис. 2.64. Схема защиты выходного каскада по току

Рис. 2.64. Схема защиты выходного каскада по току

На рис. 2.65 представлена схема ЭПРА с защитой силовых ключей.

Эта схема аналогична схеме, показанной на рис. 2.62, но дополнена узлами защиты. Дополнительные резисторы R3, R4 и перемычки XI, Х2 позволяют уменьшать рабочую частоту задающего генератора на 5, 10 и 15%. Элементы VD1 и R5 обеспечивают защиту от бросков напряжения питания. При увеличении напряжения питания ИР до 17 В открывается стабилитрон VD1, напряжение на входе FV составит 5 В, что соответствует порогу срабатывания схемы защиты. Напряжение на выводах OUT1, OUT2 при этом станет равным нулю, транзисторы VT1, VT2 закрываются. Резистор R6 ограничивает ток по входу FV на уровне 5 мА при бросках напряжения до 100 В.

Резистор R11 является датчиком тока. Напряжение с него поступает на детектор VD3, С8 и далее на вход FC. Подбирая резистор R11, устанавливают порог /МАХ срабатывания защиты по току:

— 06%

При необходимости это значение можно пересчитать с учетом коэффициента трансформации трансформатора Т1 в ток потребления от источника питания.

Элементы R7, R8, С5 позволяют ограничить выбросы напряжения на стоках полевых транзисторов VT1, VT2 в моменты коммутации на уровне 0,2%.

Нагрузочная характеристика микросхемы представлена на рис. 2.66.

Одним из вариантов практической реализации ЭПРА на КР1211ЕУ1 с питанием от бортовой сети автомобиля (11...15 В) является устройство, принципиальная схема которого показана на рис. 2.67. Это устройство пригодится как дома, так и при отдыхе на природе.

Технические характеристики:

напряжение питанияИ...15 В (типовое 14,4 В);

ток потребления1 А;

КПД95%;

рекомендуемый тип лампы 4-х выводная КЛЛ

мощностью И...15 Вт;

размеры печатной платы 67x45мм.

Для подключения к питающей сети и к лампе на плате размещены клеммные колодки. Печатная плата преобразователя может быть помещена в корпус с габаритными размерами 72x50x28 мм.

Описание работы

Электронный балласт выполнен по схеме двухтактного преобразователя напряжения на базе специализированного генератора КР1211ЕУ1 (DA1). Генератор формирует две последовательности противофазных импульсов с защитным промежутком для управления парой мощных ключей (VT1), коммутирующих обмотки силового трансформатора Т1. В качестве силовых ключей используется сборка полевых транзисторов IRF7103. Частота генерации регулируется переменным резистором R3 в диапазоне 20...30 кГц. Светодиод HL1 индицирует подачу питания на устройство.

Данная схема имеет защиту от превышения напряжения питания и защиту выходного каскада по току.

Напряжение питания подключается к контактам Х5 (+), Х6 (-).

Лампа подключаются к контактам XI, Х2 и ХЗ, Х4.

Моточные узлы

Дроссель L1 индуктивностью 3,3 мГн выполнен на Ш-образном магнитопроводе из феррита М2000НМ. Типоразмер сердечника — Ш5х5 с зазором 8 = 0,4 мм. Провод диаметром 0,2 мм, обмотка содержит 230...240 витков.

Импульсный трансформатор Т1 выполнен на броневом сердечнике Б22 из феррита 2000НМ; обмотки 1...2 и 2...3 содержат по 18 витков провода ПЭЛ диаметром 0,5 мм; обмотка 4...5 содержит 150...160 витков провода ПЭЛ диаметром 0,2 мм.

Конструктивно балласт выполнен на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 67x45 мм. Печатная плата показана на рис. 2.68.

Надо отметить, что вместо КР1211ЕУ1 вполне можно использовать специализированные микросхемы IR2153, IR2156, IR2520, UBA2021, которые предназначены для реализации высоковольтных балластов, учитывая, что минимальное напряжение питания у этих микросхем составляет около 9...10 В.

Однотактные преобразователи

Довольно часто для реализации электронных балластов, работающих от низковольтных источников питания, используют однотактные повышающие преобразователи. Достоинством этих преобразователей является низкая стоимость реализации.

Среди различных схем предельной простотой отличается однотактный автогенераторный преобразователь, схема которого приведена на рис. 2.69.

Рассмотрим вначале кратко принцип его работы.

Трансформатор Т1 ——линейный дроссель; интервалы накопления энергии в нем н передачи накопленной энергии в нагрузку разнесены во времени. На рис. 2.70 показаны временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя.

При подключении питающего напряжения Unm «ерез резистор R1 начинает проходить ток базы транзистора VT1. Диод VD1 препятствует прохождению тока по цепи базовой обмотки, а шунтируюший его конденсатор С2 увеличивает положительную обратную связь (ПОС) на этапе формирования фронтов напряжения. Транзистор приоткрывается, замыкается цепь ПОС через трансформатор Т1, в котором происходит регенеративный процесс накопления энергии. Транзистор VT1 входит в насыщение. К первичной обмотке трансформатора приложено напря-

бг-— —^

Рис. 2.68. Печатная плата балласта:а — рисунок печатных проводников, б — размещение элементовРис. 2.68. Печатная плата балласта:а — рисунок печатных проводников, б — размещение элементов

Рис. 2.68. Печатная плата балласта:

а — рисунок печатных проводников, б — размещение элементов

Рис. 2.68. Печатная плата балласта:

а — рисунок печатных проводников, б — размещение элементов

жение питания, и ток /( (ток коллектора /к транзистора VT1) линейно нарастает. Ток базы /Б насыщенного транзистора определяется напряжением на обмотке III и сопротивлением резистора R2. Когда ток коллектора 7K достигнет значения

(1)(1)& max =也2I9%，

(1)

(1)

где /г21э — статический коэффициент передачи тока транзистора VT1, транзистор выходит из режима насыщения, и развивается обратный регенеративный процесс: транзистор закрывается, и энергия, накопленная трансформатором, передается в нагрузку. После уменьшения тока вторичной обмотки вновь начинается этап накопления энергии. Интервал времени [「максимален при включении преобразователя, когда конденсатор СЗ разряжен, и напряжение на нагрузке равно нулю.

Рассматриваемая схема является функциональным преобразователем источника напряжения питания [/пит в источник тока нагрузки /н. Важно отметить, поскольку этапы накопления энергии и ее передачи разнесены во времени, максимальный ток коллектора транзистора не зависит от тока нагрузки, т. е. преобразователь полностью защищен от замыканий на выходе. Однако при включении преобразователя без нагрузки (режим холостого хода) всплеск напряжения на обмотке трансформатора в момент закрывания транзистора может превысить максимально допустимое значение напряжения «коллектор-эмиттер» и вывести транзистор из строя.

Недостаток простейшего преобразователя — зависимость тока коллектора & max，а следовательно, и выходного напряжения от статического коэффициента передачи тока транзистора VT1. Поэтому параметры источника питания будут значительно отличаться при использовании различных экземпляров транзисторов.

Гораздо более стабильными характеристиками обладает преобразователь, использующий «самозашищенный» переключательный транзистор. На рис. 2.71 показана схема преобразователя с защитой по току коллектора ключевого транзистора.

Пилообразное напряжение с резистора R3, пропорциональное току первичной обмотки трансформатора, подано на базу вспомогательного транзистора VT2. Как только напряжение на резисторе R3 достигнет порога открывания транзистора VT2 (около 0,6 В), он откроется и ограничит ток базы транзистора VT1, что прервет процесс накопления энергии в трансформаторе. Максимальный ток первичной обмотки трансформатора

厶 max = /k max =0,6/n3 (2)

оказывается мало зависящим от параметров конкретного экземпляра транзистора. Естественно, рассчитанное по формуле (2) значение ограничения тока должно быть меньше тока, определенного по формуле (1) для наихудшего значения статического коэффициента передачи тока.

Теперь рассмотрим практические схемы реализации электронных балластов.

Рис. 2.69. Схема однотактного преобразователя

Рис. 2.70. Форма тока в обмотках трансформатора:厶—ток первичной обмотки трансформатора, /п — ток вторичной обмотки,。— интервал накопления энергии в дросселе, (п — интервал передачи энергии а нагрузку

Основа светильника, схема которого показана на рис. 2.72, 一 бло- кинг-генератор на транзисторе VT3. Резистор R7 ограничивает ток базы транзистора. Диод VD1 защищает устройство от подключения к источнику питания (аккумуляторной батарее) в неправильной полярности. Источниками освещения служат две соединенные последовательно линейные ЛЛ ELI и EL2 мощностью по 6 Вт (например, китайская TS F6T5). Светильник проверен и с одиночными ЛЛ мощностью 6 и 18 Вт. По соотношению яркости и потребляемого тока выбор был сделан в пользу двух ЛЛ по 6 Вт.

Индикатор разрядки батареи не обязателен (все входящие в него элементы можно на плату не устанавливать), но он очень полезен, особенно при использовании аккумуляторной батареи сравнительно небольшой емкости (например, мотоциклетной). Индикатор состоит из светодиода HL1, транзисторов VT1, VT2, резисторов R1—R5, конденсатора С1 и представляет собой триггер Шмитта. Чтобы достичь достаточно малой ширины петли гистерезиса триггера, номиналы резисторов R1 и R3 пришлось увеличить, а резистора положительной обратной связи R5 уменьшить. Резистор R4 ограничивает ток через светодиод HL1, Конденсатор С1 — помехоподавляющий.

Пока аккумуляторная батарея заряжена в достаточной степени, транзистор VT1 открыт, так как на его базе напряжение больше порога открывания. Транзистор VT2 закрыт — его участок «база-эмиттер» зашунтирован открытым транзистором VT1. Светодиод HL1 погашен.

VD1

КД202В + ^+-

R4

12 В

R5

VT1

КТ315Б

VT2 КТ315Б

1 мк АЛ307Б —

VT3

КГ819Г

HL1

与20|(^^加 2 K

0.Ш5МК Щ 51

EL1

>

EL2

187

^b^xi

Р“с. 2.73. Печатная плата преобразователя

По мере разрядки батареи напряжение на базе транзистора VT1 снижается, транзистор VT1 начнет закрываться. За счет положительной обратной связи процесс протекает лавинообразно. В результате транзистор VT1 закрывается полностью, VT2 открывается, светодиод HL1 зажигается. В дежурном режиме индикатор потребляет не более 1 мА, а после срабатывания — приблизительно 5 мА. Весь узел питания ЛЛ смонтирован на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, показанной на рис. 2.73.

В преобразователе использованы постоянные резисторы МЛТ указанной на схеме мощности. Подстроечный резистор R2 ——многооборотный СП5-3. Конденсатор С2 — К73-9, в качестве С1 подойдет любой малогабаритный. Транзисторы VT1, VT2 — серий КТ315, КТ3102 с любыми буквенными индексами. Диод VD1 должен быть рассчитан на ток, не меньший потребляемого светильником от батареи, а он, в свою очередь, зависит от мощности установленных ЛЛ. При одной лампе мощностью 6 Вт здесь можно применить диод из серии КД226. Светодиод HL1 — любого цвета свечения, но лучше красного, наиболее подходящего для сигнализации о ситуации, требующей вмешательства. Из нескольких транзисторов серий КТ815, КТ817, КТ819, опробованных в качестве VT3, указанный на схеме КТ819Г обеспечил надежное включение ЛЛ. Кроме того, у него достаточно большой запас по предельным току и напряжению. Последний особенно необходим при случайном отключении нагрузки от работающего генератора. Например, транзистор КТ815Б с максимальным напряжением коллектор-эмиттер 25 В исправно работал, пока не оборвался один из проводов, соединяющих ЛЛ с обмоткой III трансформатора Т1. Транзистор был немедленно пробит.

Магнитопровод трансформатора Т1 — Б22 из феррита 2000НМ1. Обмотки I (9 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,45 мм) и II (10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,3 мм) начинают наматывать одновременно двумя проводами виток к витку. После девятого конец обмотки I закрепляют в прорези каркаса, затем доматывают последний виток обмотки II. Каркас с готовыми обмотками I и II тщательно пропитывают парафином и оборачивают тонкой бумагой в два слоя, проглаживая каждый слой жалом разогретого паяльника. В результате бумага впитывает излишки парафина и плотно прилегает к проводам обмоток, фиксируя их и обеспечивая необходимую изоляцию. Далее наматывают высоковольтную обмотку III. Для одной ЛЛ она должна содержать 180, для двух, соединенных последовательно, — 240...250 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,16 мм. Витки укладывают внавал, стараясь распределить их как можно равномернее. Нужно следить, чтобы те из них, которые находятся в начале и в конце обмотки, не касались друг друга. Например, очень нежелательно помещать оба вывода обмотки III в одну и ту же прорезь

каркаса. Катушку еще раз пропитывают парафином и вставляют в магнитопровод, который собирают с зазором 0,2 мм между чашками, используя для этого прокладку из бумаги или тонкой пластмассы.

Трансформатор Т1 крепят к плате винтом из немагнитного материала, пропущенным через центральное отверстие магнитопровода. Такой способ, в отличие от сборки на клею, обеспечивает надежную фиксацию трансформатора на плате, а при необходимости ——быстрый демонтаж.

Светильник собирают на деревянном (фанерном) основании размерами 280x75x6 мм. В верхней части основания параллельно друг другу располагают две ЛЛ, в нижней ——печатную плату, накрытую кожухом из алюминиевого листа. В кожухе предусматривают отверстия для светодиода HL1 и соединительных проводов, в том числе двух многожильных с зажимами «крокодил» для подключения к аккумуляторной батарее. Транзистор VT3 крепят к кожуху, используя последний в качестве теплоотвода.

ЛЛ устанавливают на два приклеенных к основанию деревянных бруска сечением 15x10 мм. Один из них располагают у верхней кромки основания, другой ——ниже, на расстоянии, равном длине ЛЛ без выводов (215 мм). Под выводами ламп на брусках устанавливают контакты из жести. Контакт на верхнем бруске служит одновременно перемычкой между двумя ЛЛ, а к двум на нижнем подключают выводы обмотки III 'трансформатора Т1. ЛЛ крепят четырьмя ввинченными между их выводами шурупами. В контактах необходимо заранее просверлить отверстия под шурупы, а под головки последних обязательно подложить .шайбы. Такой способ крепления обеспечивает надежное соединение ЛЛ с трансформатором и позволяет заменять лампы, не прибегая к паяльнику. Для лучшей светоотдачи основание под лампами оклеивают светоотражаю- щей пленкой или фольгой.

Перед первым включением светильника обязательно проверяют качество соединения ЛЛ с обмоткой III трансформатора Т1. Плохой контакт может привести к пробою не только транзистора VT3, но и трансформатора. Если после подачи напряжения питания отсутствует даже слабое свечение ЛЛ, следует поменять местами выводы одной из обмоток I или II трансформатора Т1. Затем подбирают резистор R6, добиваясь требуемой яркости и учитывая, что вместе с ней растет ток, потребляемый от аккумуляторной батареи. Обычно достаточной яркости удается достичь при токе 600...650 мА. Если яркость необходимо регулировать плавно, резистор R6 можно заменить двумя, соединенными последовательно,— постоянным 680 Ом и переменным 3,3 кОм. При регулировке потребляемый ток будет изменяться приблизительно от 0,2 до 1,4 А.

Чтобы настроить индикатор разрядки батареи, последнюю временно заменяют регулируемым источником постоянного напряжения с макси-

мальным его значением не менее 12 В. Если источник маломощный, следует предварительно выключить блокинг-генератор, отпаяв от контактной площадки один из выводов обмотки I трансформатора Т1. Вращая движок подстроечного резистора R2, добиваются, чтобы светодиод HL1 зажигался при уменьшении напряжения источника с 12 до 10,8...И В. Порог срабатывания индикатора выбирают несколько большим минимального напряжения, до которого можно разряжать аккумуляторную батарею (10,5 В) с тем, чтобы после зажигания светодиода светильник не требовалось выключать немедленно.

На рис. 2.74 и 2.75 показаны еще два варианта электронного балласта, реализованные по схеме однотактного автогенераторного преобразователя.

Как нам уже известно, ЛЛ имеет различающиеся напряжение зажигание и напряжение горения. Первое — с холодными нитями накала — составляет примерно 1000...1200 В. Будем считать его равным 1200 В (по максимуму), общим для всех ламп. При зажигании разряда в лампе напряжение на ней падает (до 55...60 В на ЛЛ мощностью до 20 Вт и 100...125 В на ЛЛ мощностью 30...40 Вт; это — напряжение горения). Ток при этом может возрастать практически до разрушения лампы. Поэтому его нужно ограничить. В преобразователях, схемы которых показаны на рис. 2.74 и 2.75, довольно удачно используется выходное напряжение на фронте выходного импульса» когда напряжение возрастает до U3 — ЛЛ зажигается, далее напряжение падает до U「— лампа горит, пока передается ей накопленная в трансформаторе энергия (рис. 2.76).

Рис. 2.74. Схема однотактного преобразователя на 2SD880Рис. 2.74. Схема однотактного преобразователя на 2SD880R115 —ПииR115 —ПииVD1 КД226ДVD1 КД226Д1000 мк16В1000 мк16ВРис. 2.75. Схема однотактного преобразователя на КТ854АРис. 2.75. Схема однотактного преобразователя на КТ854А

Рис. 2.74. Схема однотактного преобразователя на 2SD880

Рис. 2.74. Схема однотактного преобразователя на 2SD880

R115 —Пии

R115 —Пии

VD1 КД226Д

VD1 КД226Д

1000 мк

16В

1000 мк

16В

Рис. 2.75. Схема однотактного преобразователя на КТ854А

Рис. 2.75. Схема однотактного преобразователя на КТ854А

P“c. 2.76. Форма выходного напряжения

Обмотка трансформатора рассчитывается на рабочее (U「)напряжение. Подбирая трансформатор, учитываем, что для напряжения зажигания (5) следует задавать значение напряжения на виток обмотки не более 10...15 В/вит. (при 20...24 В/вит. наблюдается неустойчивый поджиг).

Расчет трансформатора

； Дано: аккумулятор напряжением U =. 12,6 В. Требуется: зажечь ЛЛ I мощностью Рл = 20 Вт. Для нее U3 = 1200 В, Ur = 55 В. Количество вит-

Е ков обмотки III (рис. 2.74) — н3:

[孔з = t/3/ (10...15) = 1200/ (10…15) = 120...80 витков.

: Возьмем 110 витков. Тогда для Ur будет

[110/55 = 2 (вит./В).

Напряжение в первичной (коллекторной) обмотке U-Uvthac=12,6-1,6=11(B);

勺=11 х 2 = 22 (витка).

Количество витков в обмотке II (базовой)

«2 = (0,33...0,25) х 〃[ = (0,33…0,25) х 22 = 7,33…5,5 (витка).

Можно взять 5...7 витков. Диаметр d провода рассчитывается как ■обычно:

〃 = 0,7・"

(это, конечно, весьма грубо — ток импульсный, но для оценки подходит).

Рабочий ток ЛЛ

/hl = Pji / °r = 20 / 55 = 0,36 (А), поэтому диаметр провода обмотки Ш

4 = 0,7 • у^ = 0,7 - J。, 36 = 0,42 (мм).

& =九］/几3= 110/22 = 5.

Ток в обмотке I

/1 = & х/hl 二 5x0,36 = 1,8 (А).

Диаметр провода обмотки I

4 =0,7，" = 0,7•回= 0,94 (мм).

Берем провод диаметром 1 мм.

Диаметр провода обмотки II d? можно взять равным 0,42 мм.

Ферритовый сердечник для ламп мощностью до 30 Вт можно применить от ТДКС-19 (S = 1,1 см2), или использовать кольцо К40х25х11 (S = 0,825 см2). Кольцо осторожно разламывается; на одной его половинке наматывают обмотки I и II, одну над другой, с изоляцией между ними, например, изолентой. Разносить обмотки нельзя! На другой половинке кольца мотается обмотка III, виток к витку, без перехлестов, с изоляцией между слоями (можно изолентой). Кольцо склеивается эпоксидной смолой. В качестве материала для магнитных зазоров используется тетрадный лист. Если ЛЛ меньшей мощности, то и феррит можно взять с меньшим сечением.

Для ЛЛ на 30 и 40 Вт можно применить ферритовый сердечник от ТДКС-94 (S = 2,07 см2).

Транзистор автогенератора выбирается из следующих условий:

& max = 5 …10 А；“КЗ шах - 260 В.

Лучше все-таки взять £/кэ max более 300 В. Хорошо, если еще подобрать транзистор и по минимальному Uhac・ В схему можно поставить КТ854А или КП955А. Если такого нет, то, увеличивая число витков обмотки III, можно понизить Окз Д° допустимого для имеющегося транзистора.

По мощности потерь

尸пот = UhacA Вт,

рассчитывается радиатор для транзистора.

В схеме (рис. 2.74) R2 задает Рвых. Если добавить резистор и выключатель S1 (как на рис. 2.75), получится два режима —户max м Avh№

Между коллектором и эмиттером VT1 обязательно нужно поставить ВЧ-диод (КД226Г, КД226Д), поскольку в отечественных транзисторах внутренние защитные диоды не предусмотрены.

Следующий однотактный преобразователь позволяет регулировать яркость лампы и устанавливать ее такой, чтобы энергия батареи расходовалась более экономно. На рис. 2.77 показана его схема.

Преобразователь состоит из задающего генератора и однотактного усилителя мощности. Генератор выполнен на элементах DD1.1—DD1.3. Такой генератор позволяет изменять скважность импульсов (т. е. отношение периода следования импульсов к их длительности) переменным резистором R1, что определяет яркость ЛЛ. К генератору подключен буферный элемент DD1.4.

Сигнал с DD1.4 подается на усилитель мощности, выполненный на транзисторах VT1, VT2. Нагрузка усилителя 一 ЛЛ (ELI), подключенная через повышающий трансформатор Т1. Допустимо подключать лампу как с замкнутыми выводами нитей накала (показано на схеме), так и с разомкнутыми. Иначе говоря, целостность нитей накала лампы не играет роли.

Питается преобразователь от источника постоянного тока напряжением 6...12 В, способного отдавать в нагрузку ток до нескольких ампер (в зависимости от мощности лампы и установленной яркости). Питание на микросхему поступает через параметрический стабилизатор, в котором работают балластный резистор R4 и стабилитрон VD3. При минимальном питающем напряжении стабилизатор практически не действует, но это не сказывается на работе преобразователя.

VD3КС168АКвнв.14 /DD1—VD3КС168АКвнв.14 /DD1—Cl470HFCl470HFК выв.7DD1К выв.7DD1DD1.1 DDJ.2DD1.1 DDJ.2&&DD1.3DD1.4DD1.3DD1.4ааH R51kH R51kioikP SB1ioikP SB1R2*33 k4SJ—H j VD1 -+-—R3 КД522Б △ КД522Е20kT W h~R2*33 k4SJ—H j VD1 -+-—R3 КД522Б △ КД522Е20kT W h~КТВ05АМКТВ05АМVT1 КТ3102АVT1 КТ3102АR4 470式\\гR4 470式\\гсзI 100 mk 丄16 ВсзI 100 mk 丄16 В本士 e2 -410 mk丄丄［6 В本士 e2 -410 mk丄丄［6 В

VD3

КС168А

Квнв.14 /

DD1—

VD3

КС168А

Квнв.14 /

DD1—

Cl470HF

Cl470HF

К выв.7

DD1

К выв.7

DD1

DD1.1 DDJ.2

DD1.1 DDJ.2

&

&

DD1.3DD1.4

DD1.3DD1.4

а

а

H R51k

H R51k

ioikP SB1

ioikP SB1

R2*33 k

4SJ—H j VD1 -+-—

R3 КД522Б △ КД522Е

20k

T W h~

R2*33 k

4SJ—H j VD1 -+-—

R3 КД522Б △ КД522Е

20k

T W h~

КТВ05АМ

КТВ05АМ

VT1 КТ3102А

VT1 КТ3102А

R4 470

式\\г

R4 470

式\\г

сз

I 100 mk 丄16 В

сз

I 100 mk 丄16 В

本士 e2 -410 mk

丄丄［6 В

本士 e2 -410 mk

丄丄［6 В

Рис. 2.77. Схема однотактного преобразователя с регулировкой яркости

7 Зак. 255

Кроме указанных на схеме допустимо использовать транзисторы КТ3117А, КТ630Б, КТ603Б (VT1), КТ926А, КТ903Б (VT2), диоды серии КД503 (VD1, VD2), стабилитрон Д814А (VD3). Конденсатор С1 — КГ, КМ, К10-17, остальные — К50-16, К52-1, К53-1. Переменный резистор —любой конструкции (например, СП2, СПЗ), постоянные —— ОМЛТ-0,125. Лампа — мощностью от 6 до 20 Вт.

Трансформатор намотан на броневом магнитопроводе из феррита 2000НМ1 наружным диаметром 30 мм. Обмотка I содержит 35 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,45 мм, обмотка II —1000 витков ПЭВ-2 диаметром 0,16 мм. Обмотки разделены несколькими слоями лакоткани. Для повышения надежности обмотку II необходимо разделить на несколько слоев, прокладывая между ними лакоткань. Чашки магнитопровода собирают с зазором 0,2 мм и стягивают винтом и гайкой из немагнитного материала. С несколько худшими результатами (соотношением «яркость — потребляемый ток») будет работать трансформатор, выполненный на магнитопроводе от строчного трансформатора телевизора.

Налаживание преобразователя начинают с проверки задающего генератора при отключенном выходном каскаде усилителя. К выводу 11 микросхемы подключают осциллограф и наблюдают импульсы, показанные на верхней диаграмме рис. 2.78.

Затем устанавливают движок переменного резистора в левое по схеме положение (сопротивление введено). Измеряют длительность импульсов и период их следования. Подбором резистора R3 добиваются длительности импульсов примерно 20 мкс, а подбором резистора R2 — периода следования, равного приблизительно 50 мкс. Перемещая после этого

Рис. 2.78. Форма напряжения в контрольных точках

движок из одного крайнего положения в другое, убеждаются в изменении периода следования импульсов при неизменной их длительности.

Далее подключают выходной каскад, осциллограф соединяют с коллектором его транзистора, а в цепь питания включают амперметр со шкалой на 2...3 А. Перемещением движка добиваются «пробоя» (резкого увеличения яркости) лампы и контролируют диапазон изменения яркости и потребляемого тока при различных положениях движка резистора. Наблюдают форму импульсов на коллекторе транзистора VT2 — на рис. 2.78 внизу. Такая форма получилась при работе преобразователя с лампой ЛБ 18. Возможно, придется точнее подобрать резисторы R2, R7, а в некоторых случаях установить переменный резистор другого номинала, чтобы достигнуть необходимых пределов изменения яркости и приемлемого потребляемого тока.

В режиме минимальной яркости, которой соответствует в зависимости от питающего напряжения и мощности лампы ток 250...400 мА, запуск генератора, а значит, включение лампы, удобнее осуществлять нажатием на кнопку SB1. Иногда нелишне попробовать изменить полярность включения лампы и проверить надежность ее зажигания в этом режиме.

Оценить эффективность работы преобразователя с разными транзисторами, трансформаторами, изменениями режимов и т. д. можно так. На расстоянии примерно 0,5 м от лампы укрепляют фотодиод или фоторезисгор и подключают к нему омметр. Измеряют его сопротивление при горящей лампе и фиксированном токе потребления преобразователя. Далее проводят замену детали, резистором R1 устанавливают прежний ток и измеряют сопротивление фотоэлемента. Если оно уменьшилось, значит, яркость лампы возросла; результат эксперимента можно считать наилучшим.

Задающий генератор можно реализовать и на широко распространенном таймере КР1006ВИ1 (LM555). На рис. 2.79 приведена такая схема.

Здесь времязадающие резисторы R2, R3 — переменные, в результате чего параметры импульсов и частоту можно менять в широких пределах (рис. 2.79, q), а вариант подключения, показанный на рис. 2.79, 6, позволяет изменять ширину импульсов у генератора при неизменной частоте. Частота в этом случае определяется по формуле

f_ 0,722

/ = (Rl + 0,5 &2) С1 'кГц'

Диапазон регулировки скважности зависит от соотношения резисторов RI, R2.

Вместо усилителя мощности, выполненного на транзисторах VT1, VT2, R7, R7 (см. рис. 2.77), можно применить в усилителе мощности полевой транзистор КП743, IRF510, BUZ21L, SPP21N10 и т. п. (R5 уменьшить до 100 Ом). Схема такого варианта представлена на рис. 2.80.

Рис. 2.79. Схема задающего генератора на таймере

б)

рис. 2.80. Схема усилителя мощности на полевом транзисторе

Не лишним будет и защита с помощью специального защитного стабилитрона —сапрессора (TRANSIL, TVS, TRISIL) VD1, VD2. Диод VD3 — быстродействующий с малым временем восстановления.

Ballast Designer — автоматизированноепроектирование электронных балластов

Разработка высокочастотных электронных балластов (высокочастотных электронных пускорегулирующих аппаратов ——ЭПРА) для люминесцентных ламп — сложная инженерная задача со многими неизвестными, требующая определенных знаний и немалых затрат времени. Для

упрощения создания электронных балластов компания Amber Valley Software Solutions предлагает программу автоматизированного проектирования Ballast Designer, доступную бесплатно по адресу http://www.irf. com/product-info/lighting/bda.zip (8,3 Мб).

В качестве основы для проектирования Ballast Designer использует новейшие микросхемы контроллеров ПРА, разработанные и выпускаемые компанией International Rectifier, в том числе снабженные функцией управления яркостью (диммер) свечения лампы. Программа освобождает от рутинной работы по выбору элементов и длительноого трудоем- коого расчета элементов схемы и моточных изделий, давая возможность восполнить недостаток опыта, что особенно ценно для любительских разработок. Полученный в результате комплект документов достаточен для изготовления рассчитанного ПРА.

После запуска программа Ballast Designer предлагает на выбор две процедуры проектирования — стандартную и расширенную. По умолчанию используется стандартная, представляющая возможность выбирать подходящие варианты из трех схем входного узла, 39 типов ламп, соединенных по семи различным схемам, и микросхем контроллера пяти типов (IR2156, IR21571, IR21592, IR2166, IR2167).

Примечание.

С выходом новых версий программы Ballast Designer ее возможности, в том числе список подцерживаемых микросхем, могут быть изменены. Приведенные здесь сведения относятся к версии 3.0.40, доступной в период подготовки книги.

Предоставляется возможность корректировать исходные данные, например, предельные отклонения напряжения в сети или параметры ламп. В процессе автоматического проектирования будут выбраны оптимальные значения амплитуды и частоты напряжения, прикладываемого к лампе в режимах подогрева, поджига и горения, обеспечивающие максимальный срок службы лампы, качество освещения и КПД устройства.

Расширенная процедура проектирования дает пользователю возможность изменять более 20 параметров, включая частоту, напряжение и ток лампы в различных режимах, и номиналы основных компонентов схемы. Предусмотрен даже калькулятор параметров дросселей.

Для правильной работы программы необходимо, чтобы в установках Windows 98 (Мой компьютер -> Панель управления т Язык и стандарты —> Числа) в качестве десятичного разделителя была указана точка, а не привычная русскоязычному пользователю запятая. В противном случае программа Ballast Designer выводит на экран сообщение об ошибке и прекращает работу.

Р“с. 2.81. Начальное окно программы Ballast Designer

При успешном запуске программы на экране появится окно, показанное на рис. 2.81.

Стандартная процедура проектирования состоит из пяти последовательных шагов:

выбора схемы питания и напряжения, использования или нет активного корректора мощности;

выбора типа лампы;

выбора микросхемы;

выбора количества, схемы соединения и питания ламп;

проектирования балласта, синтеза принципиальной схемы, расчета элементов.

Чтобы выполнить стандартную процедуру проектирования, достаточно поочередно нажать пять кнопок, расположенных под надписями Step 1 — Step 5 (шаг 1 — шаг 5), и на каждом шаге сделать выбор из предлагаемых программой вариантов.

Шаг 1 — выбор схемы выпрямителя сетевого напряжения.

После нажатия на кнопку [Line Input], расположенную под надпи

сью «Step 1» (рис. 2.82), появляется окно выбора конфигурации входных

цепей Select Line Input (рис. 2.83).

Перемещая движок в нижней части окна, выбирают один из доступных вариантов выпрямительного узла (рис. 2.84).

Доступны следующие варианты.

Р“с. 2.83. Окно Select Une InputР“с. 2.83. Окно Select Une InputВ)В)а)б)Рис. 2.S4. Варианты выпрямительного узлаа)б)Рис. 2.S4. Варианты выпрямительного узла

Р“с. 2.83. Окно Select Une Input

Р“с. 2.83. Окно Select Une Input

В)

В)

а)б)

Рис. 2.S4. Варианты выпрямительного узла

а)б)

Рис. 2.S4. Варианты выпрямительного узла

Active PFC (Power Factor Correction — с активным корректором мощности, рис. 2.84, q).

Full Bridge Rectifier (мостовая схема выпрямления переменного напряжения сети без активного корректора мощности, рис. 2.84, d). Применима при сетевом напряжении от 185 до 265 В.

Voltage Doubler (по схеме удвоителя напряжения, рис. 2.84, s). Применима при сетевом напряжении от 90 до 140 В.

User Designs (параметры определяет пользователь).

Для первого варианта входной цепи с активным корректором мощности доступны несколько диапазонов изменения входного сетевого напряжения и, соответственно, выходного напряжения:

80 to 140 VAC / 300VDC;

80 to 140VAC / 400VDC;

90 to 265VAC / 400VDC Universal;

185 to 265vAe / 400VDC,

что обозначает переменное напряжение сети / постоянное на выходе корректора.

Перечисленные схемы поочередно появляются в окне, в соседнем окошке рядом со схемой — список нескольких вариантов допустимых пределов изменения сетевого напряжения. В нем необходимо выделить строку с самым подходящим вариантом. Для завершения шага остается нажать кнопку [Select]. Выбранные пределы будут отображены в окошке «Input» над надписью «Step 1». Их можно изменить на любой стадии проектирования, нажав кнопку со стрелкой рядом с упомянутым окошком. Аналогичные возможности (кнопки в окошках «Lamp», «1С», «Configuration») предоставляются для изменения параметров, задаваемых на других шагах стандартной процедуры проектирования.

Схемы мостового выпрямителя (рис. 2.84, б) и выпрямителя с удвоением напряжения (рис. 2.84, б) хорошо знакомы читателям. О схеме, показанной на рис. 2.84, а, — с активным корректором коэффициента мощности (англ. Power Factor Corrector, PFC) — необходимо рассказать подробнее.

Получившие большое распространение импульсные источники электропитания, к которым относятся и электронные балласты, — не слишком удачная нагрузка для электросети. Они потребляют не синусоидальный, а импульсный ток, пиковое значение которого многократно превосходит эффективное. Высокочастотные составляющие спектра импульсов тока создают мощные помехи. Недавно принятые рекомендации Международного Электротехнического Комитета МЭК 1000-3-2 устанавливают очень маленькие предельные уровни гармоник (вплоть до 39-й) в потребляемом токе при коэффициенте мощности, близком к 1. Действующие в странах СНГ стандарты пока таких жестких требований не предъявляют. Однако невыполнение рекомендаций МЭК влечет за собой неконкурентоспособность изделия, а в ряде случаев вообще закрывает ему доступ на мировой рынок.

Активный корректор коэффициента мощности решает проблему, делая ток, потребляемый мостовым выпрямителем, близким по форме к синусоидальному. Корректор представляет собой импульсный повышающий преобразователь-стабилизатор напряжения. Благодаря его работе мощный импульс зарядного тока фильтрующего конденсатора (рис. 2.85避) дробится на множество коротких импульсов, распределенных по периоду таким образом, что их среднее значение изменяется почти по синусоидальному закону. Образующиеся высокочастотные составляющие

потребляемого тока сглаживает не показанный на упрощенной схеме входной фильтр.

При питании от сети 220 В выходное напряжение корректора обычно составляет 400 В. Оно стабилизировано, поэтому яркость свечения лампы остается постоянной при изменении напряжения сети в широких пределах. Контроллеры IR2166, IR2167 снабжены встроенным узлом управления корректором. При использовании других контроллеров программа Ballast Designer строит этот узел на базе микросхемы L6561 — специализированного контроллера PFC (смотри http://www.st.com/stonline/books/ pd^docs/5109.pdf).

Дополнительную информацию о PFC можно посмотреть в [12].

Шаг 2 — выбор типа и мощности лампы

Нажимаем кнопку [Lamp] (рис. 2.85): открывается окно выбора типа и мощности лампы «Select Lamp» (рис. 2.86).

Рис. 2.85. Кнопка [Lamp]Рис. 2.85. Кнопка [Lamp]В нем, перетягивая ползунок, находящийся внизу этого окна, можно выбрать одну из восьми доступных групп ламп (рис. 2.87).

Рис. 2.85. Кнопка [Lamp]

Рис. 2.85. Кнопка [Lamp]

Доступны компактные люминесцентные лампы серий ТС-EL, ТС-DEL, ТС-Т, Spiral, PL-L, линейные люминесцентные лампы с диаметром колбы 16 мм (Т5), 26 мм (Т8), 38 мм (Т12). Последний из доступных вариантов выбора типа ламп — User Lamp: параметры определяет и задает пользователь.

Программа предусматривает возможность расширения перечня ламп и внесения в него

информации о дополнительной группе ламп по выбору разработчика. Для этого необходимо перейти на конец перечня в левой части панели — User Lamp, для чего необходимо сдвинуть ползунок вправо до конца, и активировать кнопку [Edit List]. После этого на экране возникнет рабо

тая панель редактирования перечня ламп.

Каждый из типономиналов ламп специфицирован по следующим параметрам: мощность (Вт), напряжение запуска (В), максимальное напряжение подогрева (В), минимальное напряжение поджига (В), ток подогрева (А) и время подогрева (с).

Соответствие обозначений компактных люминесцентных ламп различных производителей (OSRAM, GE Lighting, PHILIPS) и обозначений, примененных в Ballast Designer, приведены в табл. 2.14.

Рис. 2.86. Окно Select Lamp

Соответствие обознвчений КЛЛ различных

производителей и обозначений, примененных в Ballast DesignerТаблица 2.14

IR Ballast Design

OSRAM

GE Lighting

PHILIPS Lighting

ТС-EL

DULUX® S/E

Biax S/E

PL-S

TC-DEL

DULUX® D/E

Biax D/E

PL-C

TC-T

DULUX® T/E DULUX® T/E IN

Biax T/E

РЫ

Spiral

-

一

-

PL-L

DULUX®L DULUX® LSP

BiaxL

PL-L

Компактная люминесцентная лампа типа Spiral для работы с внешним электронным ПРА у всех рассмотренных производителей отсутствует.

Технические характеристики компактных люминесцентных ламп OSRAM DULUX® приведены в табл. 2.15.

Технические характеристики КЛЛ OSRAM DULUX®

•Lamp Group: ТС-EL Lamp Group: TC-DEL

Lamp Group: Triple

Lamp Group: PL-L

Lamp Group: T5 Lheai

■Lamp Group: T8 Lhea厂

-Lamp Group: T12 Linear

Pmc. 2.87. Доступные варианты выбора типа ламп

Лампа OSRAM DULUX®

Напряжение лампы, В

Ток ламы, мА

Яркость, кд/см2

Световой поток, лм

при 50 Гц

При ВЧПРА

при 50 Гц

при

ВЧ ПРА

DULUX S/E

DULUX S/E 5W

35

27

180

190

2,5

250

DULUX S/E 7W

47

37

175

175

2,6

400

DULUX S/E 9W

60

48

170

170

2,8

600

DULUX S/E 11W

91

75

155

150

2,7

900

DULUX D/E

DULUX D/E 10W

64

51

190

190

4,0

600

DULUX D/E13W

91

77

175

165

4,0

命。

DULUX D/E18W

100

80

220

210

4,5

1200

DULUX D/E 26W

105

80

325

300

5,5

1800

DULUX T/E

DULUX T/E 13W

91

77

175

165

4,2

900

DULUX T/E 18W

100

80

220

210

4,7

1200

DULUX T/E 26W

105

80

325

300

6,0

1800

DULUX T/E 32W

-

100

-

320

6,5

2400

DULUXT/E42W

-

135

-

320

7,0

3200

DULUX T/E 57W

一

182

-

320

7,0

4300

DULUXL

DULUXL18W

58

50

375

320

2.1

750

Таблица 2.15

Продолжение табл. 276Продолжение табл. 276

Продолжение табл. 276

Продолжение табл. 276

Продолжение табл. 2.15

Лампа OSRAM DULUX®

Напряжение лампы, В

Ток ламы, мА

Яркость, кд/см2

Световой поток, лм

при 50 Гц

при ВЧПРА

при 50 Гц

при ВЧ ПРА

DULUX L 24W

87

75

345

300

2,1

1200

DULUXL36W

106

90

435

360

2,8

1900

DULUX L40W

-

126

-

320

2,3

2200

DULUXL55W

一

101

-

550

3,2

3000

DULUXF

DULUXF18W

58

50

375

320

2,4

1100

DULUX F 24W

87

75

345

300

2,5

1700

DULUX F36W

106

90

435

360

3,0

2800

Люминесцентная лам- na OSRAM, Вт/... тип

Диаметр, мм

Номинальный ток лампы, А

Напряжение на лампе после зажигания, В, (±10%)

Ток накала МЗК81, мА

Яркость, для ламп с цветностью, кд/см2

840,83。, 820

стандартные

38

26

0,43

104

650

40

38

0,43

103

650

一

0,60

40С

30

0,415

108

630

-

-

40/... К

38

0,88

52

-

一

一

58

26

0,67

110

1000

1,11

58/…U

26

0,67

115

1000

-

-

58/…UK

26

0,865

85

1300

-

-

65

38

0,67

110

1000

-

0,80

Технические характеристики линейных ЛЛ OSRAMТехнические характеристики линейных ЛЛ OSRAM

Технические характеристики линейных ЛЛ OSRAM

Технические характеристики линейных ЛЛ OSRAM

Технические характеристики линейных люминесцентных ламп OSRAM с диаметром колбы 16 мм (Т5); 26 мм (Т8); 38 мм (Т12) приведены в табл. 2.16.

Люминесцентная лампа OSRAM, Вт/... тип

Диаметр, мм

Номинальный ток лампы, А

Напряжение на лампе после зажигания, В, (±10%)

1ок накала МЭК81, мА

Яркость, для ламп с цветностью, кд/см2

840,830, 820

стандарт* ные

4

16

0,17

29

220

一

0,85

6

16

0,16

42

220

-

0,95

8

16

0,145

56

220

-

0,95

10

16

0,17

64

220

-

0,50

13

26

0,165

95

220

-

0,95

15

26

0,33

55

440

1,0

0,75

16

26

0,20

90

260

0,8

0,60

18

26

0,37

57

550

1,0

0,75

18/...U

26

0,37

60

550

-

-

20

38

0,37

57

550

一

0,55

22 С

29

0,37

62

600

一

0,70

30

26

0,365

96

550

1.2

0,90

32 С

30

0,425

81

675

0,9

0,75

36

26

0,43

103

650

1,2

0,86

36/... и

26

0,43

108

650

一

一

36/... ик

26

0,44

103

650

一

一

36-1

26

0,556

81

730

1,3

一

Таблица 2.16

Люминесцентные лампы нового поколения с диаметром колбы 16 мм (тип Т5), мощностью 14...80 Вт, с трехполосным люминофором (Ra = 80...89), с повышенными светоотдачей и световым потоком у OSRAM, PHILIPS, GE вынесены в отдельную группу.

Шаг 3 — выбор микросхемы драйверов-контроллеровэлектронных балластов

Нажимаем кнопку [Control IC] (рис. 2.88), появляется окно Select Target IC (рис. 2.89).

Рис. 2.88. Кнопка [Control !С]

Рис. 2.89. Окно Select Target IC

IR21571IR2156IR21592

IR2166

IR2167

В этом окне, перетягивая ползунок, находящийся внизу этого окна, можно выбрать доступные микросхемы (рис. 2.90).

После выбора микросхемы контроллера и возвращения в главное окно программы можно посмотреть описание и справочные данные выбранной микросхемы на английском языке. Для этого необходимо нажать на кнопку [Datasheet] в верхней части главного окна программы (рис. 2.81). Для их просмотра на компьютере должна быть установлена программа Adobe Acrobat Reader.

В версии программы, действовавшей во время подготовки книги, предлагались следующие микросхемы: IR215 71, IR215 6, IR21592, IR2166, IR2167.

Контроллер электронных балластов IR21571 предоставляет возможность наиболее простого схемотехнического решения и простую адаптацию при смене типа лампы.

IR21571 имеет следующие функции:

оптимальные параметры режимов запуска, предварительного подогрева катодов, зажигания, рабочего режима и автоматический переход из режима в режим;

программируемое время и частоту подогрева катода;

программируемое изменение параметров в режиме поджига;

программируемую паузу для защиты от сквозных токов в ключах;

ток в затворах ключей до 500 мА;

микромощное потребление в режиме запуска;

высокоточную стабилизацию 50 % скважности;

контроль состояния и защиту нити электродов лампы;

защиту от работы ниже резонанса;

защиту от работы при пониженном питании с автоматическим перезапуском;

защиту от выхода из строя и автоматический перезапуск при смене лампы;

защиту от тепловой перегрузки;

защиту от защелкивания для всех выводов;

защиту от электростатического разряда.

Подробное описание работы микросхемы и справочную информацию (перевод фирменного datasheet) можно посмотреть в файле IR21571ru.pdf, доступном в Интернете по адресу ftp:例p.radio.r^/pub/2004/07/IR21571nj.pdf.

IR2156 — «младшая сестра» IR21571, отличается от нее отсутствием некоторых защитных функций.

Интегральная микросхема контроллера IR21592 (диммер) является первой функционально законченной микросхемой для применения в балластах с регулировкой яркости. В этой микросхеме реализован новый метод управления мощностью на лампе без применения разделительного

трансформатора. Фазовое управление током полумоста позволяет осуществлять линейное изменение яркости лампы в широких пределах от 1 до 100%. Помимо режимов работы и функций защиты, реализованных в микросхеме IR21571, эта микросхема позволяет регулировать яркость путем изменения напряжения на входе DIM в диапазоне от 0,5 до 5 В и программировать минимальный и максимальный уровни яркости по входам MIN, МАХ выбором номиналов резисторов Rmin，^мах* Применение контроллера IR21592 дает возможность адаптировать балласты с постоянным уровнем мощности к режиму высококачественного регулирования мощности при внесении в его схему минимальных изменений.

Подробное описание работы подобных микросхем IR2159, IR21591 и справочную информацию (перевод фирменного datasheet) можно посмотреть в файле IR2159ru.pdf (файл доступен по адресу ftp://ftp.radio.ru/ pub/2004/07/IR2159ru.pdf). 「

IR2166, IR2167 снабжены, как уже отмечалось, встроенными контроллерами корректора коэффициента мощности с динамической адаптацией к режиму работы ПРА. Обеспечивается суммарный коэффициент гармоник менее 10% и коэффициент мощности более 0,99 при питании от сетей с номинальным напряжением 120 и 220 В, что перекрывает требования большинства европейских стран и превосходит показатели многих специализированных микросхем управления корректором.

Ц1аг 4 — выбор числа ламп и схемы их соединения с ПРА

Нажимаем кнопку [Lamp Configuration] (рис. 2.91), при этом появляется окно Select Lamp Configuration (рис. 2.92).

Производим требуемый выбор. Все доступные конфигурации соединения ламп показаны на рис. 2.93.

* Suln：t Lamp Ginfiguration J 口，；二 j* Suln：t Lamp Ginfiguration J 口，；二 jРис. 2.92. Окно Select Lamp ConfigurationРис. 2.92. Окно Select Lamp Configuration

* Suln：t Lamp Ginfiguration J 口，；二 j

* Suln：t Lamp Ginfiguration J 口，；二 j

Рис. 2.92. Окно Select Lamp Configuration

Рис. 2.92. Окно Select Lamp Configuration

Заключительный, пятый шаг

На этом этапе программа производит автоматическое проектирование ПРА. После нажатия на кнопку [Design Ballast] (рис. 2.94) на экране появляется окно с логотипом фирмы International Rectifier (рис. 2.95), в котором отмечается ход процесса проектирования, занимающего всего несколько секунд.

По завершении процесса проектирования открываются окна, в одном из которых находится принципиальная схема спроектированного устройства. Пример такой схемы (исходные данные: одна лампа Т8 36W, контроллер IR21592, мостовой выпрямитель без PFC) приведен на рис. 2.96.

Типы и номиналы элементов на схеме не указаны, а в отдельном окне выведен их перечень (англ. Bill of Materials, BOM). Цепи, выделенные на рис. 2.96 утолщенными линиями, должны быть выполнены по возможности короткими проводами большого сечения.

Еще одно или несколько окон содержат данные о имеющихся в спро~ ектированном ПРА индуктивных элементах. Пример такого окна — на рис. 2.97.

f

Рис. 2.94. Кнопка [Design Ballast]

css 6SH ① HS 口①OQ ssnedAJ Ченом

^ZX^OSBX .86 A 6sd

InternaHonal ЮК Rectifier

MMMi«i№ii||Hi^^

шшвмц$1Ш№好期幾

肥№Н制 耦循ttm好鹏

LdoG

BnNS。 OQO. Й Oda

nuDwa

皎

A-JddnsH 口

KW5.-<mo-

MBu

0Q>0

Dzo

loom。HL

Hoomo

。乏ПН=Е" JI L

woo>o

OH

Qo>

0Q>

00>

Hd。

To

мпн

向囱

SOH 口

as。屮

06sx 生 - w_a

Soo

xv>

。1

00

a。

Ns

N_SL

Hd-

hlahy

NMH x<2a bj…r 丁-

WQcr мъхт ИologlT- MIT

『snBO

Z- —

NM。屮

-O+)

a lx

IndN- WDoa>9 ©--0

山LX A W

Кроме номинальной индуктивности, максимальных тока и температуры здесь указаны все необходимые для изготовления дросселя или трансформатора данные:

рекомендуемый типоразмер (core size);

марка материала (core material) магнитопровода;

толщина немагнитного зазора (gap length);

число витков (turns);

диаметр провода (wire diameter) обмотки.

Приводится даже эскиз конструкции и расположения выводов.

Для перехода к расширенной процедуре проектирования в главном окне программы (рис. 2.81) нужно нажать кнопку [Advanced] (рис. 2.98).

Е1ОВ口i/eg o」OHH(oBod£m8OQU。е5① хо.96.СЧdsd

Internationa I inductor specification

ПЖ Rectifter пре ： lres (clrremt mode)

CORE SIZE IE3815"I gap length] 2D~| mm

BOBBIN IhorizontalI PI№| J

CORE MATCRIPL | Philips 3C85, Siemens N27 cr equivalent |

NOMINAL WUCTPNCE |2.1|mH

MAXIMLM CLRRBMT|2|用＜

MAXIMLM CCRE TB^PERATURE |18|°C

WINDING

START PIN

FINISH PIN

TURNS

WIREDIWETER(mm)

MAIN

238

0.2

TEST (TEST FREQLENCY = 50kH2)

MAIN WINDING INDUCTANCE |m】N~| mH〔MAX

[minI Chms

MAIN WINDING RESISTANCE

NOTE : Irducbor must not sMira抬 at maximum current end гпамтип core temperature M given test frequency.

Рис. 2.97. Окно с спецификацией индуктивного элемента

Рис. 2.98. Кнопка [Advanced]

В результате главное окно программы будет преобразовано в показанное на рис. 2.99.

Оно обеспечивает доступ к значениям всевозможных параметров, которые можно изменять в процессе проектирования. Например, если нажать кнопку [Calculate] (рис. 2.100), можно получить в графическом виде (рис. 2.101) положение рабочей точки лампы (в координатах «напряжение-частота») в различных режимах и траекторию ее перемещения при их изменении.

Предоставляется возможность открыть окна проектирования индуктивных элементов (кнопка [Inductor]) или выбора номиналов элементов, задающих режим работы микросхемы-контроллера ПРА (кнопка [Program IC]).

* Operating Points 世 Tai* (：• .*puneat> (&M392 轡时八卜曲(1Еи《 >:質曲赫J

Ffe View fejelp

戸Help戸Help少 警；善 園 施 ⑥.@

戸

Help

戸

Help

Sir叩ie；“-”ж jPrintMaterialsSchematicDatasheet =WebMb

Input「85 to宓9ZACInput「85 to宓9ZAC?3 IC [i^S^^^F"一，] Coriigufation 冋温証而，宮為睛^.айид ~" ~'' '； I

Input「85 to宓9ZAC

Input「85 to宓9ZAC

Line Inpdt

Lamp Line | Ballad |

Outputs

Lamp Type

Control IC

3

Calculate

/YYk

Induct。

AA/V"*< I-**PfofliamiC

bne Input. 185 to 265VAC

OpecaUng Poinh •:

Line VUtdge “…

Preheat Frequency

kHz ■

Mirmum Une Vo*®e

Maximum Line WA^e

「電" VAC Г 265 ' VAC

Ignition Frequency

160Z Frequency

2% Frequency

Resonance Frequency

f * ：；^йЛ

「“f

kHz '

kHz i

3

kHz

Bu$Vdtege

Preheat DC Bus Voltage

1дгйюп DC Bus Voltage

MAX^DCBusVoRage

MIN^DCBu^Votage

J 325 VDC RsF VDC 「有" VDC 「2旷 VDC

Preheat Voltage

IgnKion Cmrem

Lamp Resistance 160^

Lamp Resistance 2%

Tank Component ~ --

广Fix

Г Fix

L

C

LI忸I

Apk =

：-Phase Angle E •「:弔恤 曰鹭 Ohm:： phiMh

「 二二 nF

蔺

Calculate

Рис. 2.100. Кнопка [Calculate]

Single lamp/current-mode heating, 185 to 265VAC, T8 36W IR21592, L = 210 mH, C = 10.00 nF

Рис. 2.101, График положения рабочей точки лампы

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

Интернет-ресурсы

http://www.eur.lighting.philips.com

http://wwwJighting.philips.com

http://www.osram.com/

http://www.osram.ru

http://www.ge.com/en/product/home/lighting.htm

http://www.gelighting.com

http://www.ge.com/ru/lighting/index.htm/

http://www.irf.com

http://ec.irf.coni/v6/en/US/adirect/ir?cmd：=eDownloadBallast

http://www.qrx.narod.ru

И. http://www.rlocman.com.ru/

http://www.cqham.ru/

http://www.qrz.ru/

http://www.radio.ru/

Список рекомендуемой литературы

Давиденко Ю, Электронный балласт на IR2151 для люминесцентных осветительных ламп // Радиохобби. — 2003. — № 3. — С. 58―61.

Давиденко Ю. Проектирование электронных пускорегулирующих аппаратов для люм инесцентных ламп // Радио.——2004.——№7.——С. 41.

Давиденко Ю. Миниатюрный электронный балласт на IR51HD420 // Электрик. — 2004. — № И. — С. 5.

Зуев Л. Экономичный преобразователь для питания люминесцентной лампы от аккумуляторной батареи // Радио. — 2001. — № 2. — С. 34,35.

Краснопольский А. Е. и ф. Пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп — М.: Энергоатомиздат, 1988.——206 с.

Рохлин Г. Н. Разрядные источники света / 2~е изд., перераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат, 1991. — 720 с.

Рохлин Г. Н. Дуговым источникам света 200 лет — М.: ВИГМА, 2001.

Справочная книга по светотехнике. Под редакцией Ю. Б. Айзенберга.—— М., 1995.

Семенов Б. Силовая электроника для любителей и профессионалов.—— М.: Солон-Р, 2001.

Справочная книга радиолюбителя-конструктора — М.: Радио и связь, 1990.

И. Широков В. Компактные электронные люминесцентные лампы: выбираем, применяем, ремонтируем... // Радиохобби. — 2001. — №3. — С. 48.—2.

力.Ремнев, В. Смердов. Активная коррекция коэффициента мощности в импульсных источниках питания 〃 Схемотехника.——2003.——№ 6.——С. 6.

Издательство «Наука и Техника»

HQlhouHQlhou.#»«***♦'**♦ WPUt,.3】、：.，/.#»«***♦'**♦ WPUt,.3】、：.，/м^лишшш»», Т#М Л 寸％4Tм^лишшш»», Т#М Л 寸％4T，.WW^K 轴依ROEMM ТР^»ЗИСЮ₽»4 ，吟С侬h 出了，.WW^K 轴依ROEMM ТР^»ЗИСЮ₽»4 ，吟С侬h 出了工户工户^/' -ШШКШ^^： ^МИКРОСХЕМЫ^/' -ШШКШ^^： ^МИКРОСХЕМЫ-ТРАНЗИСТОРЫ ：ги?исго₽ы :二时期MD-，-ТРАНЗИСТОРЫ ：ги?исго₽ы :二时期MD-，

HQlhou

HQlhou

.#»«***♦'**♦ WPUt,.3】、：.，/

.#»«***♦'**♦ WPUt,.3】、：.，/

м^лишшш»», Т#М Л 寸％4T

м^лишшш»», Т#М Л 寸％4T

，.WW^K 轴依ROEMM ТР^»ЗИСЮ₽»4 ，吟С侬h 出了

，.WW^K 轴依ROEMM ТР^»ЗИСЮ₽»4 ，吟С侬h 出了

工户

工户

^/' -ШШКШ^^： ^МИКРОСХЕМЫ

^/' -ШШКШ^^： ^МИКРОСХЕМЫ

-ТРАНЗИСТОРЫ ：ги?исго₽ы :二时期MD

-，

-ТРАНЗИСТОРЫ ：ги?исго₽ы :二时期MD

-，

ISBN: 5-94387-132-2Формат: 60x88/16Объем: 656 с.: мл.ISBN: 5-94387-132-2Формат: 60x88/16Объем: 656 с.: мл.ISBN: 5-94387-200-0Формат: 60x88/16Объем: 688 с.: ил.ISBN: 5-94387-200-0Формат: 60x88/16Объем: 688 с.: ил.ISBN: 5-94387-169-1Формат: 60x88/16Объем: 672 с.: ил.ISBN: 5-94387-169-1Формат: 60x88/16Объем: 672 с.: ил.

ISBN: 5-94387-132-2

Формат: 60x88/16

Объем: 656 с.: мл.

ISBN: 5-94387-132-2

Формат: 60x88/16

Объем: 656 с.: мл.

ISBN: 5-94387-200-0

Формат: 60x88/16

Объем: 688 с.: ил.

ISBN: 5-94387-200-0

Формат: 60x88/16

Объем: 688 с.: ил.

ISBN: 5-94387-169-1

Формат: 60x88/16

Объем: 672 с.: ил.

ISBN: 5-94387-169-1

Формат: 60x88/16

Объем: 672 с.: ил.

Зарубежные микросхемы,транзисторы, тиристоры, диоды + SMD

Издание 3-е, переработанное и дополненное

Вышло из печати ТРЕХТОМНОЕ (0...9, А...М, N...Z) российское издание справочника «Зарубежные микросхемы, транзисторы, тиристоры, диоды + SMD», созданное на базе популярного немецкого справочника vrt 2005 фирмы ЕСА. Сводная таблица трехтомника содержит информацию о 105 000 элементах, отсортированных в алфавитном порядке.

В таблице приводятся краткие характеристики, внешний вид и аналоги радиоэлектронных компонентов. В справочно-графическом блоке справочников представлены структурные схемы ряда микросхем, схемы включения и другая полезная информация. Вводная часть справочника представлена на русском и английском языках.

Справочник предназначен в первую очередь для инженерно-технического персонала, занимающегося сервисным обслуживанием электронной техники и, надеемся, будет полезен радиолюбителям.

серия ——электронные компоненты ——серия