Lánky / Předřadníky pro zářivky

Světelné zdroje nazývané zářivky, na rozdíl od svých žárovkových protějšků, vyžadují k provozu spouštěcí zařízení zvané předřadník.

Co je to balast?

Předřadník pro zářivky (zářivky) patří do kategorie zařízení pro řízení spouštění, která se používají jako omezovač proudu. Jsou nezbytná, pokud elektrické zatížení není dostatečné k účinnému omezení spotřebovaného proudu.

Příkladem je konvenční světelný zdroj, který patří do kategorie plynových výbojek. Jedná se o zařízení se záporným odporem.

V závislosti na provedení může být předřadník:

• normální odpor;
• kapacita (s reaktancí), stejně jako tlumivka;
• analogové a digitální obvody.

Podívejme se na nejrozšířenější možnosti implementace.

Typy předřadníků

Nejrozšířenější jsou elektromagnetické a elektronické provedení předřadníků. Pojďme si o každém z nich povědět podrobněji.

Elektromagnetická implementace

V této variantě je práce založena na indukčním odporu tlumivky (je zapojena sériově s lampou). Druhým nezbytným prvkem je startér, který reguluje proces nezbytný pro „zapálení“. Tímto prvkem je kompaktní lampa, která patří do kategorie výbojek. Uvnitř její baňky jsou elektrody vyrobené z bimetalu (jedna z nich může být bimetalická). Startér je zapojen paralelně s lampou. Níže jsou znázorněny dvě verze předřadníku.

Práce se provádí podle následujícího principu:

• Když je připojeno napětí, dochází uvnitř startovací lampy k výboji, což vede k zahřátí bimetalických elektrod, v důsledku čehož dochází ke zkratu;
• zkrat startovacích elektrod vede k několikanásobnému zvýšení provozního proudu, protože je omezen pouze vnitřním odporem škrticí cívky;
• v důsledku zvýšení provozního proudu lampy se její elektrody zahřívají;
• startér se ochladí a jeho bimetalové elektrody se rozpojí;
• Rozpojení obvodu startérem způsobí, že se v indukční cívce objeví vysokonapěťový impuls, který způsobí výboj uvnitř žárovky zdroje, což vede k jejímu „zapálení“.

Poté, co se osvětlovací zařízení přepne do normálního provozního režimu, bude napětí na něm a startéru přibližně poloviční oproti síťovému napětí, což je pro jeho provoz nedostatečné. To znamená, že bude v rozpojeném stavu a neovlivní další provoz osvětlovacího zařízení.

Tento typ předřadníku se vyznačuje snadnou implementací a nízkými náklady. Neměli bychom ale zapomínat, že tato verze startovacích zařízení má řadu nevýhod, jako například:

• „Zapálení“ trvá jednu až tři sekundy a během provozu se tato doba neustále prodlužuje;
• zdroje s elektromagnetickým předřadníkem blikají během provozu, což způsobuje únavu očí a může způsobovat bolesti hlavy;
• spotřeba energie elektromagnetických zařízení je výrazně vyšší než u elektronických analogů;
• Během provozu škrticí klapka vydává charakteristický zvuk.

Tyto a další nevýhody elektromagnetických spouštěcích zařízení pro LDS vedly k tomu, že se v současné době takové předřadníky prakticky nepoužívají. Byly nahrazeny „digitálními“ a analogovými elektronickými předřadníky.

Elektronická implementace

Elektronický předřadník je v podstatě měnič napětí, který napájí LDS. Obrázek takového zařízení je znázorněn na obrázku.

Existuje mnoho variant elektronických předřadníků. Lze prezentovat běžné blokové schéma, typické pro mnoho zařízení tohoto typu, které se s drobnými výjimkami používá ve všech elektronických předřadnících. Jeho vyobrazení je uvedeno na obrázku.

Mnoho výrobců přidává do zařízení jednotku pro korekci účiníku a také obvod pro regulaci jasu.

Existují dva nejběžnější způsoby spouštění zdrojů LDS s využitím implementace elektronického předřadníku:

1. Před přivedením zapalovacího potenciálu na katody LDS se tyto předehřejí. Díky vysoké frekvenci vstupního napětí se dosahuje dvou cílů: výrazného zvýšení účinnosti a eliminace blikání. V závislosti na konstrukci předřadníku může být zapálení okamžité nebo postupné (tj. jas zdroje se bude postupně zvyšovat);
2. kombinovaná metoda, vyznačuje se tím, že v procesu „zapálení“ se účastní oscilační obvod, který musí vstoupit do rezonance, než dojde k výboji v žárovce LDS. Během rezonance se zvyšuje napětí přiváděné na katody a zvýšení proudu zajišťuje jejich ohřev.

Ve většině případů je u kombinované metody spouštění obvod realizován tak, že vlákno katody LDS (po sériovém zapojení přes kondenzátor) je součástí obvodu. Když dojde k výboji v plynném prostředí luminiscenčního zdroje, vede to ke změně parametrů oscilačního obvodu. V důsledku toho opouští rezonanční stav. Napětí tedy klesne do standardního režimu. Příklad obvodu takového zařízení je znázorněn na obrázku.

V tomto obvodu je autogenerátor postaven na dvou tranzistorech. LDS je napájen z vinutí 1-1 (což je zvyšující vinutí v transformátoru Tr). Zároveň prvky jako kondenzátor C4 a tlumivka L1 tvoří sériový oscilační obvod s rezonanční frekvencí odlišnou od frekvence generované autogenerátorem. Podobné obvody elektronických předřadníků se široce používají v mnoha levných stolních lampách.

Video: Jak vyrobit předřadník pro lampy

Když už mluvíme o elektronických předřadnících, nelze nezmínit kompaktní LDS, které jsou určeny pro standardní objímky E27 a E14. V takových zařízeních je předřadník zabudován do celkového designu.

Jako příklad implementace je níže uvedeno schéma zapojení předřadníku energeticky úsporné žárovky Osram s výkonem 21 W.

Je třeba poznamenat, že vzhledem k konstrukčním vlastnostem jsou na elektronické prvky takových zařízení kladeny značné požadavky. U produktů neznámých výrobců může být použita jednodušší základna prvků, což se často stává důvodem selhání kompaktních LDS.

Výhody

Elektronická zařízení mají oproti elektromagnetickým předřadníkům mnoho výhod, uvedeme ty hlavní:

• Elektronická spouštěcí zařízení nezpůsobují blikání LED diody během provozu a nevytvářejí cizí hluk;
• obvod založený na elektronických prvcích spotřebovává méně energie, je lehčí a kompaktnější;
• možnost implementace obvodu, který vytváří „horký start“, v takovém případě jsou katody LDS předehřívány. Díky tomuto režimu spínání se výrazně prodlužuje životnost zdroje;
• Elektronické startovací zařízení nepotřebuje startér, protože samo je zodpovědné za generování napětí potřebného pro startování a provoz.

Zvýšení proudu v důsledku plynového výboje v pracovní zářivce vede ke snížení napětí na jejích elektrodách. Proto, aby proces pokračoval, musí být do spínacího obvodu lampy zaveden předřadník, aby se zabránilo zvýšení proudu. Elektromagnetická tlumivka se používá jako předřadník v obvodu startéru pro připojení žárovek. Je to cívka drátu navinutá na speciálním feromagnetickém jádru. Indukční vlastnosti tlumivky svou konstrukcí umožňují její využití i pro vytváření podmínek pro spouštění zářivek.

Tlumivka pro spouštění zářivky

Podle obvyklého zapojení je tlumivka pro zářivku zapojena do série s jejími katodami. Paralelně ke katodám je připojen startér. Po připojení systému ke zdroji střídavého elektrického proudu o průmyslové frekvenci a rozpojení obvodu se startovacími elektrodami se v induktoru objeví napěťový impuls dosti velké velikosti. Pokud se napěťový pulz induktoru shoduje ve fázi s pulzem síťového napětí, celková hodnota napětí může překročit hodnotu potřebnou ke spuštění lampy s vyhřívanými elektrodami, což by mělo vést k rozsvícení lampy .

Typy tlumivek

Během provozu lampy omezuje odpor induktoru proud protékající obvodem na určitou hodnotu nutnou k vytvoření podmínek pro její normální fungování. Určitá část energie se spotřebuje na zahřívání škrticí klapky, aniž by se prováděla nějaká užitečná práce. Podle velikosti ztráty výkonu se tlumivky dělí na tři typy: D – normální úroveň, C – snížená a B – zvláště nízká úroveň ztráty. V závislosti na typu tlumivky se úroveň energetických ztrát na ní může pohybovat od 15 do 100 % výkonu samotné lampy.

Zapnutí tlumivky ve střídavém obvodu způsobí fázový posun mezi napětím a proudem. Při označování tlumivek se obvykle uvádí kosinusový úhel (cos f), jehož hodnota proudu zaostává za napětím. Říká se mu také účiník. Činný výkon je určen součinem napětí, proudu a kosinusu fí.

P = UI cosph

Nízká hodnota kosinus phi vede ke zvýšení spotřeby jalové energie a způsobuje dodatečné zatížení napájecích vodičů a transformátorů. Pro zvýšení kosinus phi je nutné dodatečně připojit kompenzační kondenzátor k pracovnímu obvodu zářivek. Nejběžnější použití je paralelní připojení kondenzátoru k zařízení. Kondenzátor o kapacitě 3 až 5 μF umožňuje při práci se zářivkami o výkonu 18 – 36 W zvednout kosinus phi na hodnotu 0,85.

Všechny tlumivky pracující na frekvenci 50 Hz produkují hluk různé intenzity.

Podle parametru zvukového šumu se vyráběné tlumivky dělí na normální (N), nízké (P), velmi nízké (C) a zejména nízké (A) úrovně.

Výkon rozsvícených lamp musí odpovídat konstrukčnímu výkonu induktoru, jinak může překročení přípustných parametrů vést k jejich předčasnému selhání. selhání . Označení tlumivek obvykle udává jejich výkon (od 4 do 80 W), frekvenci a efektivní střídavé napětí připojené sítě a také účiník a hodnotu limitovaného proudu.

Elektronický plyn (EKG)

Většinu nevýhod zářivek se spínacím obvodem startéru lze odstranit použitím elektronických vysokofrekvenčních spínacích zařízení, někdy nazývaných elektronické tlumivky. Pro získání vysokofrekvenčního napětí je nízkofrekvenční napájecí napětí usměrněno na stejnosměrné napětí a následně přeměněno na vysokofrekvenční střídavé napětí. Přes zesilovač a vysokofrekvenční tlumivku je do lampy přiváděno napětí o frekvenci 20 až 40 kHz z výstupu převodníku. Pro vytvoření startovacích podmínek připojte paralelně k elektrodám lampy k , tvořící s induktorem sériový oscilační obvod.

Při zapojení zařízení dochází vlivem rezonančních jevů v sériovém obvodu k prudkému nárůstu síly protékajícího proudu a napětí v jeho úsecích. Tento proud je dostatečný pro počáteční ohřev elektrod lampy a napětí vznikající na kondenzátoru je dostatečné pro vytvoření plynového výboje v zářivce. Napětí na elektrodách pracovní svítilny se sníží na úroveň doutnavého napětí a převodník automaticky změní frekvenci impulzů tak, aby se v svítilně ustavil požadovaný tok proudu.

Většina elektronických spínacích zařízení lamp stabilizuje proud během rázů napájecího napětí a také koriguje účiník. Účiník nejlepších modelů elektronických zařízení může dosáhnout 0,99.

Výhody elektronických spínacích zařízení

Díky použití vysokofrekvenčního střídavého proudu mají svítidla s elektronickými zařízeními pro zapínání zářivek řadu výhod :

· Použití vysokofrekvenčního výboje umožňuje zvýšit světelnou účinnost žárovek. U krátkých žárovek může toto zvýšení dosáhnout 40 %.

· Spouštění lamp je možné při nízkých okolních teplotách.

· Snižuje se efekt blikání světelného toku provozních žárovek, což umožňuje jejich použití v každodenním životě i ve výrobě pro osvětlení rotujících dílů.

· Nízkofrekvenční elektromagnetická tlumivka nevydává žádný slyšitelný hluk.

· Účiník blížící se jednotce odstraňuje úlohu kompenzace jalové energie v síti.

· Startování na první pokus eliminuje efekt blikání žárovek při rozsvícení a výrazně zvyšuje jejich životnost.

· Některá pokročilá elektronická zařízení umožňují měnit výkon světelného toku lampy úpravou frekvence měniče napětí.

Elektronická tlumivka je výrazně lehčí a rozměrově menší než nízkofrekvenční tlumivka. Posledně uvedená okolnost umožňuje umístit elektronická spínací zařízení do pouzder miniaturních zářivek, které se stále více rozšiřují.

Při použití elektronických spínacích zařízení je také nutné zajistit, aby jejich výkon odpovídal výkonu a počtu připojených svítilen. Tím bude zajištěn spolehlivý náběh a dlouhodobý stabilní provoz svítidla se zářivkami.