Gasentladungsbeleuchtung – batteriebetrieben. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung

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Bei Autofahrten, Leben im Zelt haben sich Konverter für Gasentladungslampen bestens bewährt. Batteriebeleuchtung ist eine sehr teure Sache. Es ist viel billiger, eine Autobatterie als Energiequelle zu verwenden. Glühbirnen mit 10 oder 15 Watt reichen praktisch aus, um das Innere des Zeltes zu beleuchten. Gleichzeitig ist der Lichtstrom einer Gasentladungslampe bei gleicher Energie deutlich größer, da ihre Effizienz deutlich höher ist als die einer herkömmlichen Glühlampe. Außerdem besteht ein zusätzlicher Vorteil der Entladungslampe darin, dass die Lichtquelle kein Punkt ist, so dass die Beleuchtung gleichmäßiger wird.

Ich beschreibe zwei Konverter für Gasentladungslampen; beide benötigen eine 12V Versorgungsspannung. Der erste wird für 6W-Lampen und der zweite für 18W-Lampen verwendet.

Reis. 1. Schematische Darstellung des Konverters für Gasentladungslampen 6 W

Konverter für Gasentladungslampen 6 W. Sein schematisches Diagramm ist in Abb. 1 dargestellt. Der Kondensator C1 wird über die Widerstände P1 und R1 geladen. Wenn die Spannung am Kondensator etwa 0,6 V erreicht, öffnet der Transistor T1. Der auftretende Kollektorstrom erzeugt mit Hilfe der Wicklung n1 ein Magnetfeld. Unter dem Einfluss von Änderungen des magnetischen Flusses in der Wicklung n2 wird eine Spannung induziert, die zu der am Kondensator C1 verfügbaren Spannung addiert wird. Der Ablauf des Prozesses wird durch die ordnungsgemäße Verbindung von Anfang und Ende der Wicklung n2 sichergestellt. Bei Erhöhung des Basisstroms befindet sich der Transistor T1 im Sättigungszustand; der Anstieg des Kollektorstroms stoppt. Gleichzeitig stoppt das Wachstum des magnetischen Flusses im Kern des Transformators. Sobald sich der Magnetfluss nicht mehr ändert, tritt keine induzierte Spannung auf.

Der Basisstrom des Transistors T1 fällt stark ab. Dadurch sinkt auch der Kollektorstrom. Sobald der magnetische Fluss abzunehmen beginnt, ändert die an den Enden der Rückkopplungswicklung induzierte Spannung ihre Polarität, sodass sie von der Spannung am Kondensator C1 subtrahiert wird. Der Transistor T1 schaltet ab. Aufgrund des Vorhandenseins von positivem Feedback sind die Öffnungs- und Schließvorgänge sehr schnell. Der beschriebene Vorgang wird periodisch wiederholt. Die Schwingfrequenz hängt vom Widerstand des Potentiometers P1 ab. Je niedriger der Widerstand, desto größer der Ladestrom und desto höher die Schwingungsfrequenz. Der Widerstandswert R2 bestimmt den Basisstrom des Transistors T1. Mit diesem Widerstand kann der Wirkungsgrad des Sperrgenerators auf den optimalen Wert eingestellt werden. Die Wellenform am Kollektor des Transistors ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.

Reis. 2. Wellenform am Kollektor des Transistors T1

Der Transformator Tr ist auf einen Ferritkern gewickelt. Im Prototyp des Gerätes wurde ein Schalenkern (Segmentkern) mit einem Durchmesser von 26 mm A verwendet._L=630, Firma "Siemens". Die Oszillationsfrequenz der verwendeten Gasentladungslampen betrug dabei 40 kHz. Die Wickelfolge der Trafowicklungen ist in Abb.3 dargestellt. Die n2-Wicklung liefert die "Zündspannung" für die Entladungslampe. Die Kapazität des Kondensators CXNUMX bestimmt die Strommenge, die in der Lampe fließt. Je größer diese Kapazität ist, desto kleiner ist die Kapazität X_C und folglich umso größer der in der Lampe fließende Strom. Mit zunehmendem Strom steigt auch der von der Lampe abgegebene Lichtstrom.

Reis. 3. Die Wicklungsfolge der Transformatorwicklungen

Eine Entladungslampe ist im Wesentlichen eine gasgefüllte Entladungsröhre. Darin tritt eine Niederdruck-Gasentladung auf. UV-Strahlung wird mithilfe eines an den Wänden der Lampe abgeschiedenen Leuchtpulvers in sichtbares Licht umgewandelt. Die Vorteile von Gasentladungslampen liegen darin, dass ihre Lebensdauer im Vergleich zu Glühlampen deutlich länger ist und bei gleicher Leistungsaufnahme auch die abgegebene Lichtmenge (Lichtstrom) von Leuchtstofflampen deutlich höher ist.

Beim Betrieb dieser Lampen ist auf folgendes zu achten. Um eine Entladung einzuleiten, wird eine sogenannte Zündspannung benötigt. Nach dem Zünden der Entladung ist es bei steigendem Strom erforderlich, die an die Lampenanschlüsse angelegte Spannung zu verringern. Beim Betrieb der Lampe in einem konventionellen Netz übernimmt diese Aufgabe eine ihr in Reihe geschaltete Drossel.

In unserem Fall wird dies von einem Sperrgenerator bereitgestellt. Es gibt viele Möglichkeiten, eine Lampe zu starten. Die Essenz der "Kaltstart" -Methode besteht darin, dass im Moment des Anschließens 5 ... 10-mal mehr Spannung an die Lampe angelegt wird. Nachdem die Lampe gezündet ist, wird die normale „Brennspannung“ an sie angelegt.

Die zweite, viel zuverlässigere, ist die Methode der "heißen Zündung". Dabei werden die an den Enden der Gasentladungslampe befindlichen Wendeln beheizt; dann wird in dem Moment, in dem sie ausgeschaltet werden, ein Spannungsimpuls an die Lampe angelegt, der sie zündet. Die Verzögerungszeit wird durch eine spezielle Glimmlampe (Starter) bereitgestellt, die bei Verwendung von Lampen im Netz verwendet wird. Der Nachteil dieser Methode ist, dass die Lampenlebensdauer verkürzt wird. Ein weiterer wesentlicher Punkt ist, dass das lange Glühen der Lampenwendeln den Wirkungsgrad des Konverters erheblich reduziert.

Alle diese Punkte werden in der Transistor-Zündeinheit berücksichtigt. Im Moment des Einschaltens bildet der ungeladene Elko C3 eine Art Kurzschluss. Dieser Kondensator beginnt sich über den Widerstand R4 und den Basis-Emitter-Übergang des Transistors T2 aufzuladen. Der unter dem Einfluss des Basisstroms entstehende Kollektorstrom führt zum Betrieb des Relais J. Die Relaiskontakte schließen die Elektroden der Entladungslampe und sie erwärmen sich. Sobald der Kondensator C3 aufgeladen ist, verschwindet der Basisstrom des Transistors T2. Das Relais öffnet; Der Spannungsstoß, der an der PZ-Wicklung auftritt, bringt die Lampe zum Leuchten. Der Widerstand R3 trägt zum vollständigen Schließen des Transistors T2 bei. Die Diode D1 schützt den Transistor T2 vor induktiven Spannungsstößen, die auftreten, wenn das Relais ausgeschaltet ist.

Reis. 4. Konverterplatine für 6-W-Entladungslampen

Dieser Konverter ist gegen Batterieanschluss mit Verpolung geschützt. Wenn die Polarität umgekehrt wird, öffnet die Diode D3 und die Sicherung Bi brennt durch.

Reis. 5. Die Anordnung der Teile des Konverters für Gasentladungslampen 6 W

Die Leiterplatte des Konverters für Gasentladungslampen 6 W ist in Fig. 4 dargestellt; die Anordnung der darauf befindlichen Teile ist in Abb. 5 dargestellt. Die Bahnen, durch die ein großer Strom fließt, sollten eine größere Breite haben und gut verzinnt sein. Zur Verbesserung der Wärmeableitung wird zwischen dem Kühler (Abb. 6) und dem Schalttransistor T1 eine dünne Schicht Silikonfett aufgetragen. Im Prototyp wurde ein Reed-Relais mit einem Wicklungswiderstand von 1 kOhm für eine Betriebsspannung von 12 V (Typ MGR04-A3) verwendet. Natürlich können hier auch andere Relais mit ähnlichen Parametern verwendet werden. Aufgrund einer anderen Pinbelegung ist es zwar erforderlich, die Leiterplatte geringfügig zu modifizieren. Um mögliche Durchschläge zu vermeiden, sind die Zuleitungen der Transformatorwicklungen mit dünnen Kunststoffröhrchen isoliert.

Reis. 6. Kühlerdesign

Transformatorparameter sind in Tabelle 1 angegeben. Der topfförmige Kern wird mit einer Kupfer- oder Aluminiumschraube mit der Platine verschraubt. Zwischen dem Kern und der Leiterplatte befindet sich eine Gummidichtung - die Befestigung des Kerns ist elastisch und reißt nicht.

Tabelle 1

Der Konverter für Gasentladungslampen kann in einem Kunststoffgehäuse untergebracht werden. Um zu vermeiden, dass der Konverter verpolt angeschlossen wird, empfiehlt es sich, am Ende des Netzkabels einen Zigarettenanzünderstecker zu installieren.

Reis. 7. Schematische Darstellung des Konverters für Gasentladungslampen 18 W

Die Einrichtung des Geräts ist sehr einfach. Der aufgebaute Konverter wird mit einer 12 V Versorgungsspannung aus dem Netzteil oder der Autobatterie versorgt. Der verbrauchte Strom wird gemessen und mit dem Potentiometer P1 auf 200 ... 220 mA eingestellt. In diesem Fall wird die Lichtstärke der Gasentladungslampe ziemlich groß sein. Der Betrieb des Konverters wurde mit verschiedenen Lampentypen getestet; in allen Fällen hat es gut funktioniert. Es muss sichergestellt werden, dass die Batteriespannung im Bereich von 10 ... 14 V liegt; die Lampe zündet zuverlässig und ihr Lichtstrom ändert sich nicht.

Reis. 8. Wickelfolge der Transformatorwicklungen

Konverter für Gasentladungslampen 18 W. Seine Schaltung ist in Fig. 7 gezeigt und sie ist vollständig dieselbe wie die Schaltung in Fig. 1; nur die Typen und Bewertungen der Teile unterscheiden sich. Das Funktionsprinzip ist bei ihnen natürlich gleich. Da eine 18W-Lampe verwendet wird, muss der Schalttransistor stärker sein; Auch der topfförmige Kern des Transformators ist groß. Die Reihenfolge der Transformatorwicklungen ist schematisch in Fig. 8 dargestellt; die Windungszahl der Windungen und der Drahtdurchmesser sind in Tabelle 2 angegeben. Die Zunahme des Ferritkerns führte zu der Notwendigkeit, die Leiterplatte zu modifizieren. Die Leiterplatte des Konverters für Gasentladungslampen 18 W ist in Abb. 9 gezeigt, und die Anordnung der Teile darauf ist in Abb. 10 gezeigt. Die Wendel der 18-W-Gasentladungslampe haben eine große Fläche, daher wird für eine sichere Zündung mehr Zeit benötigt, wodurch der Widerstand R4 einen größeren Widerstandswert hat.

Reis. 9. Konverterplatine für 18-W-Entladungslampen

Der Konverter für 18W-Lampen wird genauso konfiguriert wie für 6W-Lampen. Das Potentiometer P1 stellt den Strom auf 1,1 ... 1,3 A ein. In diesem Fall beträgt die Frequenz der Wandlerschwingungen ungefähr 10 kHz und die Lampe hat eine signifikante Lichtleistung. Bei dieser Einstellung und einer Versorgungsspannung im Bereich von 10 ... 14 V zündet die Lampe zuverlässig und der Lichtstrom ist nahezu gleichmäßig. Dieser Konverter wurde mit verschiedenen Lampentypen getestet und hat mit allen gut funktioniert.

Reis. 10. Die Anordnung der Teile des Konverters für Gasentladungslampen 18 W

Tabelle 2

Rediotechnika Evkonyve 2000, Übersetzung von A. Belsky; Veröffentlichung: radioradar.net

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