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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Stromversorgung von Leuchtstofflampen aus Niederspannungs-Gleichspannungsquellen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung Aufgrund von Unterbrechungen der Stromversorgung treten viele Probleme bei der Gewährleistung der Funktionsfähigkeit von Radio- und Fernsehgeräten, Computern, Beleuchtung usw. auf. Besonders problematisch ist ein Stromausfall in Extremsituationen, beispielsweise wenn Ärzte um das Leben einer Person kämpfen oder wenn dringende Notfallarbeiten durchgeführt werden müssen usw. Eine der zugänglichsten Möglichkeiten, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sicherzustellen, besteht darin, auf Elektrogeräte umzusteigen, die aufgrund ihrer technischen und betrieblichen Eigenschaften mit autonomen Stromquellen betrieben werden können, die während der normalen Stromversorgung aufgeladen oder im geladenen Zustand gehalten werden. Das wichtigste und erschwingliche Mittel sind wiederaufladbare Batterien, mit denen Sie Glühlampen mit Spannungen von 6, 12, 24 V, elektronische Autogeräte, Radios, Fernseher, Uhren, Computer und vieles mehr direkt mit Strom versorgen können. Geräte, die an einem 220-V-Wechselstromnetz betrieben werden, können über Konverter (12-220/110 V), (24-220/110 V) mit Strom versorgt werden. In diesem Artikel werden drei Konverterschaltungen vorgeschlagen, die für die Versorgung von 4-10-W-Leuchtstofflampen aus einer 12-V-Gleichstromquelle ausgelegt sind. Sie funktionieren perfekt mit den Haushaltslampen LB6-2, LB4-2, LB4-7, LB6-7, LV8-1, LETS8, LBE10, LB18-1 und mit ausländischen Philips TL6W/33, TL6W/54, TL4W/33, TL8W/33. TL8W/840 usw. Ähnliche Schaltungen werden in tragbaren batteriebetriebenen Lampen importierter Herkunft verwendet und weisen trotz ihrer Einfachheit hohe technische Eigenschaften auf. Beschreibung des Funktionsprinzips Wenn Spannung an den Stromkreis angelegt wird (Abb. 1), fließt ein Strom durch den Widerstand R1, dessen Wert durch den Widerstand R1 begrenzt wird, und der Ladevorgang des Kondensators C1 findet statt. Bei gleichzeitigem Erreichen einer Spannung von etwa 0,6 V an der Basis des Transistors VT1 und am Kondensator C1 geht der Transistor aufgrund der tiefen positiven Rückkopplung zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors VT1 über die Basis und die induktiv gekoppelten Kollektorwicklungen lawinenartig in den Sättigungsmodus über Transformator T1. Von diesem Moment an steigt der Strom im Kollektorkreis nach einem linearen Gesetz, beschrieben durch die Formel (dIк/dt)L = U. Gleichzeitig sinkt der Basisstrom des Transistors VT1 aufgrund der Umladung des Kondensators C1. Wenn die Ungleichung Ik > h21e Ib erreicht ist, verlässt der Transistor VT1 den gesättigten Zustand wie eine Lawine. In diesem Fall erzeugt die Induktivität der Kollektorwicklung des Transformators T1, die versucht, Strom im Kollektorkreis des Transistors VT1 bereitzustellen und mit dem hochohmigen Zustand der Schaltungselemente zusammenzuwirken, einen Spannungsstoß, der die Versorgungsspannung um mehrere zehn Prozent übersteigt mal in der Größe und auf der Sekundärwicklung um K = Wl/Wk mal, wobei: Wl – Anzahl der Windungen der Ausgangswicklung, Wk – Anzahl der Windungen der Kollektorwicklung. Dank dieser Spannungsstöße, die einen Wert von 1000 V erreichen, wird die Lampe gezündet, wodurch ihr Innenwiderstand und damit auch der Spannungsabfall an ihr stark abnimmt und sich der Betriebsspannung des Lampentyps nähert verwendet wird.
Während des Prototyping- und Debugging-Prozesses der Schaltung wurden Oszillogramme der Kollektorspannung erstellt und in Abb. 4 und 5 dargestellt. Die Amplitude der Spannungsstöße (Abb. 4) wird entlang der Kollektorwicklungsschaltung durch den Strom innerhalb der Grenzspannung begrenzt des angelegten Transistors VT1 und entlang des Basiswicklungskreises durch den Zener-Durchbruchstrom des Basis-Emitter-Übergangs VT1. Abbildung 5 zeigt einen starken Abfall der Impulsspannung am Kollektor des Transistors VT1, da die Sekundärwicklung des Transformators T1 nach dem Gasdurchbruch in der HL1-Lampe mit einem niedrigen Innenwiderstand belastet wurde, der durch die Stromspannung bestimmt wurde Charakteristisch für den verwendeten Lampentyp. Diese einfache Sperrschwingkreisschaltung, die sich automatisch an wechselnde Lasten anpasst, kann kaum überschätzt werden und kann, abgesehen von einigen Mängeln, als „Wunder“ der Impulstechnik bezeichnet werden.
Mit der in Abb. 2 dargestellten Schaltung können Sie die Verbindung von Schaltungselementen erfolgreich mit ihrem Design kombinieren. Der Lampenreflektor aus glänzendem Metall, der mit dem VT1-Kollektor verbunden ist, fungiert gleichzeitig als Strahler und Leiter für eine bessere Zündung der Lampe und ermöglicht außerdem den Anschluss der Lampenelektroden ohne zusätzliches Kabel. Die Herstellung des T1-Transformators wird vereinfacht, da zwei Wicklungen in Reihe mit der Lampe verbunden sind – der Kollektor und der Ausgang, die weniger Windungen für die Anzahl der Windungen haben, die die Kollektorwicklung enthält. Die Schaltung in Abb. 3 unterscheidet sich von den vorherigen durch die Platzierung der Basiswicklung. Daher sind Kollektor-, Basis- und Ausgangswicklung in Reihe geschaltet und mit der Lampe verbunden. Dadurch konnte das Design vereinfacht und die Herstellung des T1-Transformators erleichtert werden. Anstelle von sechs Pins, wie in der Schaltung in Abb. 1, insgesamt drei. Alle drei Wicklungen sind an der Erzeugung der Ausgangsspannung an der Lampe beteiligt. Wie im vorherigen Diagramm besteht das Design des Reflektors für die HL1-Lampe, des Strahlers für den VT1-Transistor und des Leiters zum Anschluss der Lampenelektrode aus demselben Teil. Dieses Schema ist das technologisch fortschrittlichste und am wenigsten arbeitsintensiv.
Aufbau und Details Die Funkelemente der Schaltung, nämlich Transformator T1, Widerstände R1, R2, Kondensator C1, Diode VD1, können auf einer Platine aus folienbeschichtetem Glasfaser platziert werden und aufgrund der Einfachheit der Schaltung lässt sich die Platine leicht mechanisch herstellen Entfernen der Folie mit einer einfachen Konfiguration des Musters. Der Transistor VT1 muss auf einem für das Design geeigneten Kühlkörper mit einer Fläche > 20 cm2 installiert werden, dessen Form und Abmessungen durch den verwendeten Lampentyp und das Design des Gehäuses bestimmt werden. Wie oben erwähnt, ist es am bequemsten, einen Reflektor, einen Strahler, eine Zündelektrode und einen Leiter zum Anschluss einer Lampe in einem Teil zu kombinieren. Der Transistor VT1 muss eine ausreichende Geschwindigkeit haben (t Rennen <1 μs), während die Grenzspannung U gr. > 200 V sein muss, die Stromverstärkung in einem Stromkreis mit gemeinsamem Emitter h 21e > 20. Die Größen der Impulsströme, bei denen der Transistor VT1 arbeitet, betragen Ik = (0,8 - 1,5) A, und es ist notwendig, dass diese Ströme im ansteigenden Teil der Charakteristik p21e(1k) liegen. Es ist wünschenswert, Transistoren mit einer möglichst hohen Basis-Emitter-Sperrspannung Ube>5V zu verwenden. Diese Parameter müssen auch bei der Reparatur importierter Lampen berücksichtigt werden. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden mit den Transistoren KT847A, KT841A, KT842A und den kostengünstigen Transistoren KT805AM erzielt. Während des Schaltungs-Prototyping-Prozesses wurden mehrere Transformatorentwürfe getestet. Die besten Ergebnisse wurden bei der Verwendung von Panzerkernen aus Ferriten der Marke M2000NM, Größen B26, BZO, 536 und W-förmigem Querschnitt 7x7 aus Ferrit 4000 erzielt. Bei der Montage von Transformatoren ist auf einen nichtmagnetischen Spalt zu achten h = 0,025...0,1 mm, um eine Magnetisierung des Magnetkerns zu verhindern. Eine größere Lücke führt zu einem starken Rückgang der Induktivität des Transformators T1, was die Betriebsbedingungen der Schaltung verschlechtert. Auf einem Kunststoffrahmen wird zunächst die Kollektorwicklung mit PEV 0,4-Draht gewickelt, dann eine Isolationsschicht aufgelegt und die Basiswicklung mit PEV 0,2-Draht gewickelt. Auf die Basiswicklung wird eine Schicht aus lackiertem Stoff oder Fluorkunststoffband gelegt und die Sekundärwicklung wird mit PEVTL-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,15...0,2 mm Windung für Windung und schichtweiser Isolierung umwickelt. Die ungefähre Windungszahl der Wicklungen kann anhand von Tabelle 1 ausgewählt werden.
Die Sekundärwicklung kann durch Anzapfungen alle 30...50 Windungen universell gestaltet werden. Die Diode VD1 ist notwendig, um durch Teilnahme am Selbstoszillationsprozess die von der Induktivität der Kollektorwicklung des Transformators T1 in Zeiten, in denen der Transistor VT1 ausgeschaltet ist, angesammelte Energie freizusetzen. Dies ermöglicht eine Anpassung der Schaltung an unterschiedliche Belastungen und den Einsatz unterschiedlicher Stromquellen. In diesem Fall müssen anstelle des Widerstands R1 zwei Widerstände angeschlossen werden – ein konstanter mit einem Widerstand von 430 Ohm und der zweite variable mit einem Widerstand von 2,2 kOhm, die in Reihe geschaltet sind. Die Diode VD1 muss für die Spannung Urev ausgelegt sein. > 200 V, eine Betriebsfrequenz fp haben. > 100 kHz, mittlerer gleichgerichteter Strom Icp. > 200 mA. Zusätzlich zu den im Diagramm angegebenen können Sie vier Dioden vom Typ KD 510A verwenden und diese in Reihe schalten. Das Design der Leuchtstofflampe basiert auf Gegenständen, die im Alltag häufig zum Befüllen des Mülleimers verwendet werden. Das Gehäuse (Abb. 6, Abb. 10) besteht aus einer gebrauchten EPSON Mx80/Fx80-Patrone, im Inneren müssen die Trennwände entfernt werden. Sie können auch ein passendes Profil aus Aluminium oder Kunststoff etc. verwenden. Der vordere transparente Bildschirm besteht aus einer PEPSI-Kunststoffflasche oder einer anderen 2-Liter-Flasche mit geraden Seiten. Die Abmessungen sind in Abb. dargestellt. 7. Es empfiehlt sich, eine helle Farbe ohne Tönungen oder Kratzer zu verwenden. In Abb. Der Teil, der aus einer Plastikflasche ausgeschnitten werden muss, um einen transparenten Bildschirm herzustellen, ist angegeben.
Aus den restlichen zwei Teilen können Sie mit Ihrer Fantasie einen Ständer für Bleistifte, Kugelschreiber oder ein Weinglas zum Gießen von Blumen usw. basteln. Abb. 7 zeigt die durch gestrichelte Linien begrenzten Bereiche, die mit dünnen schwarzen Kunststoffstücken, die aus Hüllen alter Computerdisketten (5,25) geschnitten wurden, mit Klebstoff vom Typ „Moment“ versiegelt werden müssen. In Abb. Abbildung 9 zeigt eine Zeichnung eines Reflektor-Strahlers, der aus Nescafe- oder Monterey-Kaffeedosen mit einem Fassungsvermögen von 250 g aus Blech geschnitten wurde.
Der Reflektor (a) wird mit Moment-Kleber auf den Patronenkörper (e) geklebt. Eine transparente Blende (Abb. 7, Abb. 10) wird entlang der Längsseite gebogen und in den Spalt zwischen Reflektor (a) und Körper (e) eingesetzt, in dem sich vier Löcher mit einem Durchmesser von 1,2...2 mm befinden werden mit der Klarsichtscheibe zusammengebohrt und mit vier Schrauben bzw. Schrauben entsprechenden Durchmessers befestigt. Um die Lampe unter verschiedenen Bedingungen zu montieren, ist es notwendig, Federklemmen, Scharniere, einen Magneten usw. bereitzustellen. Es ist möglich, die Lampe zusätzlich als Teil einer Tischlampe, Stirnlampe usw. zu adaptieren. Nach dem Zusammenbau der Schaltung und dem Anschluss an die Stromquelle beginnt sie sofort zu arbeiten, sofern die Installation fehlerfrei abgeschlossen wurde und alle Teile nachweislich in einwandfreiem Zustand sind. Schließen Sie ein Amperemeter an den Stromkreis zwischen der Stromquelle und dem Lampenstromkreis an und stellen Sie die Stromaufnahme mit dem Widerstand R1 ein. Für sparsame Betriebsarten ist es notwendig, den Stromverbrauch im Bereich von 120...200 mA einzustellen, bei Verwendung einer ausreichend energieintensiven Quelle kann der Stromverbrauch jedoch auf 500 mA erhöht werden, wodurch ein größerer Lichtstrom erzielt wird. Wenn es erforderlich ist, die Lampe in verschiedenen Betriebsarten und mit unterschiedlichen Stromquellen zu verwenden, müssen anstelle des Widerstands R1 zwei in Reihe geschaltete Widerstände installiert werden, von denen einer variabel ist. Die Widerstandswerte sind oben im Text angegeben. Auf diese Weise können Sie die Lichtleistung stufenlos anpassen.
In allen drei Diagrammen in Abb. 1 – Abb. 1 des Artikels ist der Wert der Widerstände R1 falsch angegeben; sollte R10=47...XNUMX Ohm sein. Literatur 1. A. Khalatyan. Stromversorgung für Leuchtstofflampen. Moskau, DOSAAF UdSSR, 1979, VRL Nr. 67 S. 33.
Autor: Taras Kholoptsev, Kiew, Radiohobby; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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