Харчування люмінесцентних ламп від низьковольтних джерел напруги постійного струму.

У цій статті пропонуються три схеми перетворювачів, призначених для живлення люмінесцентних ламп потужністю 4-10 Вт від джерела постійного струму напругою 12В. Вони відмінно працюють як з вітчизняними лампами ЛБ6-2, ЛБ4-2, ЛБ4-7, ЛБ6-7, ЛБ8-1, ЛЕЦ8, ЛБЕ10, ЛБ18-1, так і з закордонними Philips TL6W/33, TL6W/54, TL4W/33, TL8W / 33, TL8W/840 і т.п. Аналогічні схеми використовуються в портативних світильниках з батарейним харчуванням імпортного виробництва і при своїй простоті мають високі технічні характеристики.

Опис принципу роботи.

При подачі напруги на схему (рис. 1) через резистор R1 піде струм, за величиною обмежений опором R1, і відбувається процес заряду конденсатора С1. По досягненні напруги близько 0,6 В одночасно на базі транзистора VT1 і конденсаторі С1 транзистор лавиноподібно увійде в режим насичення за рахунок глибокої позитивного зворотного зв'язку між базою і колектором транзистора VT1 допомогою базової і індуктивно-зв'язаної колекторної обмоток трансформатора Т1. З цього моменту в ланцюзі колектора відбувається наростання струму по лінійному закону, описуваного формулою (дельта Ік / дельта t) L = U. У цей же час відбувається зменшення базового струму транзистора VT1 через перезарядка конденсатора С1. При досягненні нерівності 1к> h21е 16 транзистор VT1 лавиноподібно вийде з насиченого стану. При цьому індуктивність колекторної обмотки трансформатора Т1, прагнучи забезпечити струм у колекторної ланцюга транзистора VT1 і взаємодіючи з високоімпедансним станом елементів схеми, створить сплеск напруги, що перевищує за величиною напруга живлення в десятки разів, а на вторинній обмотці в К = Wл / Wк раз, де: Wл – кількість витків вихідний обмотки, Wк – кількість витків колекторної обмотки. Завдяки цим сплесків напруги, що досягають за величиною 1000 В, відбувається підпал лампи, у результаті внутрішній опір її різко зменшується і разом з ним падіння напруги на ній, що наближається, до робочій напрузі, на яке розрахований застосовуваний тип лампи.

У процесі макетування і налагодження схеми були зняті осцилограми колекторного напруги та представлені на рис.4 і 5. Амплітуда викидів напруги (мал. 4)

обмежена по ланцюгу колекторної обмотки струмом у межах граничного напруги застосовуваного транзистора VT1 і по ланцюгу базової обмотки струмом зенеровскій пробою переходу база-емітер VT1. На рис.5 видно різке зниження величини імпульсної напруги на колекторі транзистора VT1, так як вторинна обмотка трансформатора Т1 після пробою газу в лампі HL1 виявилася навантажена на низький внутрішній опір, що визначається вольт-амперної характеристикою застосовуваного типу лампи. Важко переоцінити цю просту схему блокінг-генератора, яка автоматично адаптується до змінюваним навантажень, і якщо не дивитися на деякі недоліки, її можна назвати "дивом" імпульсної техніки.

Схема, представлена на рис.2 дозволяє вдало поєднувати в собі взаємозв'язок елементів схеми з конструктивним її виконанням. Відбивач лампи, виконаний з блискучого металу і підключений до колектора VT1, виконує одночасно функції радіатора і провідника для кращого поджига лампи, а також дозволяє приєднати електроди лампи без додаткового дроти. Спрощено виготовлення трансформатора Т1, так як до лампи підключені послідовно дві обмотки – колекторна і вихідна, що має менше витків на їх кількість, яка містить колекторна обмотка. Схема на рис.3 відрізняється від попередніх розміщенням базової обмотки, і в результаті колекторна, базова, і вихідна обмотки з'єднані послідовно і підключені до лампи. Це дозволило спростити конструкцію і полегшити виготовлення трансформатора Т1. Замість шести висновків, як в схемі на рис.1, всього три. Всі три обмотки беруть участь у створенні вихідної напруги на лампі. Так само, як і в попередній схемі, конструкція відбивача для лампи HL1, радіатора для транзистора VT1, і провідника для підключення електроду лампи виконує одна і та ж деталь. Ця схема найбільш технологічна і менш трудомістка.

Конструкція і деталі.

Радіоелементи схеми, а саме трансформатор Т1, резистори R1, R2, конденсатор С1, діод VD1 можна розмістити на платі з фольгованого склотекстоліти і при простоті схеми плату нескладно виконати шляхом механічного зняття фольги при невигадливої конфігурації малюнка. Транзистор VT1 необхідно встановити на відповідний по конструкції тепловідвід площею> 20 см2, форма і габарити якого будуть визначатися типом застосовуваної лампи і конструкцією корпуса. Як вже говорилося вище, зручніше за все поєднувати в одній деталі відбивач, радіатор, електрод для підпалу, провідник для підключення лампи. Транзистор VT1 повинен володіти достатнім швидкодією (tрас. <1мкс), при цьому граничне напруга повинна бути U гр. > 200 В, коефіцієнт посилення по струму в схемі із загальним емітером h 21е> 20. Величини імпульсних струмів, за яких буде працювати транзистор VT1 1к = (0,8 – 1,5) А. і необхідно, щоб такі струми перебували на зростаючому ділянці характеристики h21е (Ік). Бажано застосування транзисторів з можливо великим зворотним напругою база-емітер Uбе> 5В. Ці параметри необхідно враховувати і при ремонті імпортних світильників. Задовільні результати були отримані при використанні транзисторів КТ847А, КТ841А, КТ842А, з недорогих – КТ805АМ. У процесі макетування схем було випробувано кілька конструкцій трансформаторів. Найкращі результати були отримані при використанні броньових сердечників з феритів марки М2000НМ, типорозмірів Б26, Б30, Б36 та Ш-образних перетином 7х7 з фериту 4000. При збірці трансформаторів необхідно забезпечити немагнітних зазор h = 0,025 … 0,1 мм для запобігання намагнічування магнітопровода. Більший зазор веде до різкого зменшення індуктивності трансформатора Т1, що погіршить умови роботи схеми.

Потужність лампи, Вт

Uжив = 6 В

Uжив = 12 В

Магнітопроводи

I
базово.

II
колл.

III
втор.

I
базово.

II
колл.

III
втор.

4

6

12

80

6

22

60

Б26, Б30
М2000НМ

6

7

12

100

6

22

80

10

8

12

120

6

22

110

Ш7х7
М4000

14

8

12

200

6

22

180

На пластмасовому каркасі першої намотують проводом ПЕВ 0,4 колекторних обмотку, потім прокладається шар ізоляції і намотується базова обмотка проводом ПЕВ 0,2. Поверх базової обмотки прокладається шар Лакотканини або фторопластовою стрічки і намотується вторинна обмотка проводом ПЕВТЛ-2 діаметром 0.15. .. 0,2 мм, виток до витка і з пошаровим прокладкою ізоляції. Орієнтовно кількість витків обмоток можна вибрати, користуючись таблицею 1. Вторинну обмотку можна зробити універсальною з відводами через кожні 30 … 50 витків. Діод VD1 необхідний для того, щоб, беручи участь у автоколебательном процесі, віддавати енергію накопичену індуктивністю колекторної обмотки трансформатора Т1 в періоди вимкненого стану транзистора VT1. Це дозволяє адаптувати схему до різних навантажень і застосовувати різні джерела струму. При цьому необхідно замість резистора R1 підключити два резистора – один постійний опором 430 Ом, а другий змінний опором 2,2 кОм включені послідовно. Діод VD1 повинен бути розрахований на напругу U обр. > 200 В, мати робочу частоту f р. > 100 кГц, середній випрямлений струм Icp. > 200 мА. Крім зазначених на схемі можна застосовувати чотири діода типу КД 510А, з'єднавши їх послідовно.

Корпус (рис. 10) може бути виготовлений з відпрацьованого картриджа типу EPSON Mx80/Fx80, всередині якого перегородки необхідно видалити. Можна також використовувати відповідний профіль з алюмінію або пластмаси тощо Передній прозорий екран виконаний з пластикової пляшки з під "PEPSI" або будь-який інший ємністю 2 л з прямими сторонами. Розміри наведено на рис. 7. Бажано застосовувати світлого кольору без відтінків і подряпин. На рис. 8 вказана частина, яку необхідно вирізати з пластикової пляшки для виготовлення прозорого екрану. З решти двох частин, застосовуючи фантазію, можна виготовити підставку для олівців, ручок або фужер для поливу квітів і т.п. На рис. 7 показані ділянки, обмежені пунктирними лініями, які потрібно заклеїти шматками з тонкої чорної пластмаси, вирізаної з корпусів від старих комп'ютерних дискет (5,25), клеєм типу "Момент". На рис. 9 представлений креслення рефлектора-радіатора, який вирізаний з бляхи, використовуючи для цього банки від кави типу "Nescafe" або "Monterey" ємністю 250 гр.

Рефлектор (а) приклеюється до корпусу картриджа (е) за допомогою клею "Момент": Прозорий екран (рис. 7, рис. 10) згинається уздовж довгої сторони і вставляється в щілину між рефлектором (а) і корпусом (Е), в якому свердляться чотири отвори діаметром 1,2 … 2 мм спільно з прозорим екраном, і скріплюються за допомогою чотирьох шурупів або гвинтів відповідного діаметру. Для кріплення світильника при різних умовах необхідно передбачити пружинні кліпси, петлі, магніт і т.п. Можливо додатково пристосувати світильник як частина настільної лампи, налобний ліхтар і т.д.

Після збирання схеми і підключення її до джерела живлення вона починає працювати відразу за умови, що монтаж виконаний без помилок і всі деталі свідомо справні. У ланцюг між джерелом живлення і схемою лампи включити амперметр і провести регулювання струму споживання резистором R1. Для економічних режимів роботи необхідно встановити струм споживання в межах 120 … 200 мА, якщо ж використовується достатньо енергоємний джерело, споживаний струм можна збільшити до 500 мА, відповідно отримавши при цьому більший світловий потік. Якщо необхідно використовувати світильник при різних режимах роботи і від різних джерел електроенергії, необхідно замість резистора R1 встановити два з'єднаних послідовно резистора, один з яких – змінний. Величини опорів наведені вище в тексті. Таким чином ви отримаєте можливість плавного регулювання світлового потоку.

Джерело матеріалу