О питании ламп дневного света

В преимуществах ламп дневного света (ЛДС) перед лампами накаливания уже никто не сомневается, но подключение ЛДС к сети 220 В требует дополнительных элементов. В последнее время значительное распространение получили электронные балласты (ЭБ). Однако они недешевы, и самостоятельно изготовить их не каждому под силу. Проще сделать схему включения, если перейти к питанию ЛДС постоянным током, но при этом постепенно затемняется баллон ЛДС. Чтобы избавиться от этого явления, нужно время от времени менять полярность напряжения, подводимого к ЛДС. Автор разработал автоматическую схему изменения полярности, которая сохраняет работоспособность при уменьшении сетевого напряжения вплоть до 150 В, что особенно актуально в сельской местности. Электронные балласты для ЛДС получили широкое распространение, но у них есть недостатки: 1) отсутствует регулировка яркости; 2) включение (запуск) традиционным способом не способствует продлению срока службы ЛДС. Большой пусковой ток через нити накала ЛДС вызывает ускоренное разрушение ламп. Такой вариант включения ЛДС аналогичен запуску ЛДС от стартера, при питании в осветительной сети 220 В. Разница заключается в том, что в электронных балластах (ЭБ) функцию стартера выполняют пусковой конденсатор и терморезистор. Повторение любителями промышленных конструкций ЭБ не всегда целесообразно. Во-первых, необходимо располагать достоверной информацией о моточных узлах ЭБ, их конструктивном исполнении, магнитопроводах и т.п. Во-вторых, все сказанное относится и к остальным узлам ЭБ. Что касается цен на ЭБ, то они слишком высоки для нашего массового покупателя. Судите сами. Настольные ЛДС в комплекте с ЭБ имеют цены 20 у.е. и выше! Собственно ЛДС не такие дорогие. Для освещения жилых помещений хорошо подходят ЛДС фирмы Philips польского производства. ЛДС азиатского происхождения часто попадаются неудовлетворительного качества (то же касается и отечественных ЛДС). За стоимость настольной ЛДС с ЭБ можно приобрести целую упаковку собственно ЛДС. Один мой знакомый так и поступил: приобрел коробку с 25 ЛДС по 40 Вт польского производства вместо настольной ЛДС с ЭБ и заменил у себя в квартире все лампы накаливания указанными ЛДС. Но вместо установки большого числа ЭБ было применено питание ЛДС постоянным током. Схем питания ЛДС постоянным током опубликовано много, но почти нигде не упоминается об их недостатках. Первый недостаток - необходимость надежного запуска ЛДС. Этот недостаток легко разрешается с помощью схем умножителей напряжения. Второй недостаток - обязательное условие периодического изменения полярности напряжения постоянного тока на ЛДС. У нового экземпляра ЛДС уже через несколько часов ухудшается светоотдача с одной стороны баллона (затемняется 5... 10 см от конца баллона)Спустя определенное время длина темной стороны нерабочего сектора увеличивается. Процесс этот прогрессирует, пока половина баллона не перестает светиться. Время, приходящееся на затемнение рабочего сектора, зависит от нескольких факторов. Многое определяется типом лампы и режимом ее работы. Если ЛДС предполагается эксплуатировать в помещении, где постоянно находятся люди, то в самом простом случае нужно установить между выводами выпрямителя и ЛДС обыкновенный переключатель, например, типа ТП1-2. В идеальном случае тумблер должен выдерживать напряжение поджига люминофора ЛДС. Как показала многолетняя эксплуатация схем ЛДС с тумблерами ТП1-2, последние приходилось заменять очень редко. Но перед началом эксплуатации тумблеры желательно отбирать, измерив, их переходное сопротивление (если оно больше 1 Ом, то тумблер лучше не использовать). Если ламп много, то пользователь, скорее всего, будет забывать вовремя, переключить тумблер. Поэтому разработана схема автомата переброса полярности напряжения (АППН), показанная на рис.1.

Схема достаточно проста, чтобы ее можно было "размножить" для питания большого числа ЛДС. Кроме того, схема автономна (независима от цепей питания собственно ЛДС). Можно еще сэкономить, отказавшись от диодного мостика VD1 (пользоваться непосредственно выпрямителем питания ЛДС). Основой АППН является симметричный мультивибратор, выполненный на микросхеме DD1 типа К176ИЕ5. Питание на нее подается от простейшего параметрического стабилизатора напряжения на балластных резисторах R1-R4 и стабилитроне VD2. Отсутствие фильтрующего конденсатора на выходе диодного моста не является ошибкой. Если бы такой конденсатор был, то на выходе выпрямителя было бы напряжение 310 В (при напряжении сети 220 В), что было бы опасно для выходного транзистора VT2. С выхода DD1 (вывод 5) симметричные импульсы прямоугольной формы поступают на базу усилителя тока транзистора VT1. Последний нужен не только для разгрузки микросхемы по току, но и для обеспечения требуемого напряжения Uмакс ограниченного сопротивлением резистора, включенного между базой и эмиттером транзистора VT2 (R5). В связи с этим увеличивать величину сопротивления данного резистора не следует. Светодиод VD3 служит визуальным индикатором рабочего состояния АППН. При высоком логическом уровне на выводе 5 DD1 транзистор VT1 открывается, за ним открывается и VT2. Срабатывает реле К1, изменяя полярность подключения выпрямителя к ЛДС. Низкий уровень на выводе 5 DD1 приводит к запиранию обоих транзисторов и отключению реле К1. Поскольку скважность импульсов на выходе DD1 равна 2, то время включения равно времени выключения реле: час работы сменяется часом паузы (в принципе это время определяется элементами R1 и С1).

Детали. Конденсаторы С1 и С2 типа К73-17. Электролитический конденсатор СЗ может быть любого типа с емкостью от 50 до 200 мкФ и рабочим напряжением более 15 В. Все резисторы могут быть типов МЛТ, МТ и даже ВС (хотя последние в исполнении 2 Вт занимают неоправданно много места на печатной плате). Диодный мост КЦ407 вполне заменим любым аналогичным или отдельными диодами на напряжение более 400 В и ток более 0,1 А. Стабилитрон Д814Б можно заменить любым на напряжение 9 В. Транзистор VT1 - любой структуры n-p-п с коэффициентом передачи тока базы более 100. О выборе ключевого транзистора VT2. Лучше всего подходят транзисторы с Uкэ>300 В при Rбэ=100 Ом. Проще всего отбирать нужные экземпляры с помощью специального прибора - измерителя Uкэ макс. Но если такого прибора нет, то поступаем так. Резисторы R1-R4 временно отсоединяем от схемы, параллельно выходу моста VD1 подключаем конденсатор любого типа емкостью 10...30мкФ на напряжение более 350 В. В разрыв коллекторной цепи транзистора VT2 включаем микроамперметр с пределом измерения 0...100 мкА. Увеличивая с помощью ЛАТРа напряжение сети на входе диодного моста, следим за показаниями микроамперметра. Резкое увеличение тока (достаточно уже 10 мкА) и есть показателем Uкэ макс. Здесь важно не повредить транзистор, поэтому величину коллекторного тока обязательно ограничивают установкой R6 номиналом свыше 300 кОм, 1 Вт. В принципе в АППН можно установить и менее мощные транзисторы. Я устанавливал даже КТ604 и КТ605, но их обязательно отбирал с Uкэ макс>300 В (по справочнику у них Uкэ макс>250 В). При эксплуатации этих транзисторов сопротивление R5 нужно увеличить до 1...5 кОм, но не более 10 кОм (именно при этих номиналах ТУ гарантирует Uкэ макс>250 В). А как быть, если нет в наличии высоковольтных транзисторов (типичная ситуация сельского радиолюбителя)? Здесь на выручку приходит схема (рис.2), на которой показано последовательное включение двух экземпляров транзисторов вместо одного высоковольтного.

Теперь величина Uкэ макс каждого из этих транзисторов не должна быть меньше 150 В. Можно включить и три транзистора с Uкэ макс >100 В. Для схемы рис.2 по отношению к схеме рис.1 дополнительными являются 5 элементов (R1, R2, VD1, VD2 и VT2). Сопротивления резисторов R1, R2 должны быть в пределах 30...56 кОм, диоды VD1, VD2 типа КД105 с любым буквенным индексом. Есть одна особенность: во включенном состоянии падение напряжения на VT2 может быть в несколько раз больше, чем не VT1, но он не перегревается. При выборе реле первое, на что нужно обратить внимание, - расстояние между его контактами: чем оно больше, тем надежнее будет работать схема АППН. Второе - сопротивление обмотки реле постоянному току. В последней конструкции АППН устанавливались реле типа РСЧ-52 исполнения РС4.523.203 с сопротивлением обмотки около 10 кОм. Можно приспособить и низковольтные реле, но схему придется переработать: понадобится установка трансформатора или конденсаторного балласта.

Настройка. АППН, собранная из исправных элементов, работает сразу же после подачи сетевого напряжения. Необходимо лишь убедиться в функционировании всех узлов схемы. Сделать это можно, заменив конденсатор С1 номиналом 4700 пФ, при этом временные интервалы переключения схемы составят 15...20 с. Желательно также проверить искрение на контактах реле. Если контакты отрегулированы хорошо, то даже в темноте искрение будет едва заметным. Если реле бывшее в употреблении, то контакты желательно почистить (снять нагар).