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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Iluminación de descarga de gas - del acumulador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación Durante los viajes por carretera, la vida en tiendas de campaña, los convertidores para lámparas de descarga de gas han demostrado su eficacia. La iluminación de la batería es una cosa muy costosa. Es mucho más barato utilizar una batería de coche como fuente de energía. Las bombillas incandescentes de 10 o 15 vatios son prácticamente suficientes para iluminar el interior de la tienda. Al mismo tiempo, a la misma energía, el flujo luminoso de una lámpara de descarga de gas es significativamente mayor, ya que su eficiencia es muy superior a la de una lámpara incandescente tradicional. Además, una ventaja adicional de la lámpara de descarga es que la fuente de luz no es un punto, por lo que la iluminación será más uniforme. Doy una descripción de dos convertidores para lámparas de descarga de gas; ambos requieren un voltaje de suministro de 12V. El primero se utiliza para lámparas de 6W y el segundo para lámparas de 18W.
Convertidor para lámparas de descarga de gas de 6 W. Su diagrama esquemático se muestra en la Fig.1. El condensador C1 se carga a través de las resistencias P1 y R1. Cuando el voltaje a través del capacitor alcanza alrededor de 0,6 V, el transistor T1 se abre. La corriente de colector que aparece crea un campo magnético utilizando el devanado n1. Bajo la influencia de cambios en el flujo magnético en el devanado n2, se induce un voltaje que se suma al voltaje disponible en el capacitor C1. El flujo del proceso está asegurado por la conexión adecuada del principio y el final del devanado n2. Con un aumento en la corriente de base, el transistor T1 está en un estado de saturación; el aumento en la corriente del colector se detiene. Al mismo tiempo, se detiene el crecimiento del flujo magnético en el núcleo del transformador. Una vez que el flujo magnético deja de cambiar, no se produce voltaje inducido. La corriente base del transistor T1 cae bruscamente. Como resultado, la corriente del colector también disminuye. Tan pronto como el flujo magnético comienza a disminuir, el voltaje inducido en los extremos del devanado de retroalimentación cambia de polaridad, por lo que se resta del voltaje a través del capacitor C1. El transistor T1 se apaga. Debido a la presencia de retroalimentación positiva, los procesos de apertura y cierre son muy rápidos. El proceso descrito se repite periódicamente. La frecuencia de oscilación depende de la resistencia del potenciómetro P1. Cuanto menor sea la resistencia, mayor será la corriente de carga y, por tanto, mayor será la frecuencia de oscilación. El valor de resistencia R2 determina la corriente de base del transistor T1. Con esta resistencia, la eficiencia del generador de bloqueo se puede ajustar al valor óptimo. La forma de onda en el colector del transistor se muestra esquemáticamente en la Fig.2.
El transformador Tr está enrollado en un núcleo de ferrita. En el prototipo del dispositivo, se utilizó un núcleo de olla (segmento) con un diámetro de 26 mm, A.L=630, Siemens. En este caso, la frecuencia de oscilación de las lámparas de descarga de gas utilizadas fue de 40 kHz. La secuencia de devanado de los devanados del transformador se muestra en la Fig.3. El devanado n2 proporciona el voltaje de "encendido" para la lámpara de descarga. La capacitancia del capacitor CXNUMX determina la cantidad de corriente que fluye en la lámpara. Cuanto mayor sea esta capacitancia, menor será la capacitancia XC y, en consecuencia, mayor será la corriente que circula por la lámpara. A medida que aumenta la corriente, también aumenta la cantidad de flujo luminoso emitido por la lámpara.
Una lámpara de descarga es esencialmente un tubo de descarga lleno de gas. En él se produce una descarga de gas a baja presión. La radiación ultravioleta se convierte en luz visible mediante un polvo luminiscente depositado en las paredes de la lámpara. Las ventajas de las lámparas de descarga de gas son que su vida útil es mucho más larga que la de las lámparas incandescentes, y para el mismo consumo de energía, la cantidad de luz emitida (flujo luminoso) de las lámparas fluorescentes también es mucho mayor. Con respecto al funcionamiento de estas lámparas, se debe prestar atención a lo siguiente. Para iniciar una descarga, se necesita el llamado voltaje de encendido. Después del encendido de la descarga, a medida que aumenta la corriente, es necesario reducir la cantidad de voltaje aplicado a los terminales de la lámpara. Cuando la lámpara está funcionando en una red convencional, esta tarea la realiza un estrangulador conectado en serie con ella. En nuestro caso, esto lo proporciona un generador de bloqueo. Hay muchas posibilidades para encender una lámpara. La esencia del método de "arranque en frío" es que, en el momento de la conexión, se aplica a la lámpara 5 ... 10 veces más voltaje. Después de encender la lámpara, se le aplica el voltaje normal de "encendido". El segundo, mucho más confiable, es el método de "encendido en caliente". En este caso, se calientan los filamentos situados en los extremos de la lámpara de descarga de gas; luego, en el momento en que se apagan, se aplica un pulso de voltaje a la lámpara, que la enciende. El tiempo de retardo lo proporciona una lámpara especial de descarga incandescente (arrancador), que se utiliza cuando se usan lámparas en la red eléctrica. La desventaja de este método es que se reduce la vida útil de la lámpara. Otro punto significativo es que la larga incandescencia de los filamentos de la lámpara reduce significativamente la eficiencia del convertidor. Todos estos puntos se tienen en cuenta en la unidad de encendido del transistor. En el momento del encendido, el condensador electrolítico C3 descargado forma una especie de cortocircuito. Este capacitor comienza a cargarse a través de la resistencia R4 y la unión base-emisor del transistor T2. La corriente del colector que ha surgido bajo la influencia de la corriente base conduce a la operación del relé J. Los contactos del relé cierran los electrodos de la lámpara de descarga y se calientan. Tan pronto como se carga el condensador C3, la corriente de base del transistor T2 desaparece. El relé se abre; una sobretensión que se produce en el devanado PZ enciende la lámpara. La resistencia R3 contribuye al cierre completo del transistor T2. El diodo D1 protege al transistor T2 de las sobretensiones inductivas que se producen cuando se apaga el relé.
Este convertidor está protegido contra la conexión de la batería con polaridad inversa. Cuando se invierte la polaridad, el diodo D3 se abre y el fusible Bi se funde.
La placa de circuito impreso del convertidor para lámparas de descarga de gas de 6 W se muestra en la Fig. 4; el diseño de las piezas en él se muestra en la Fig.5. Aquellas vías por las que pasa una gran corriente deben tener un mayor ancho y estar bien estañadas. Para mejorar la disipación de calor, se aplica una fina capa de grasa de silicona entre el radiador (Fig. 6) y el transistor de conmutación T1. En el prototipo se utilizó un relé de láminas con una resistencia de devanado de 1 kΩ para una tensión de funcionamiento de 12 V (tipo MGR04-A3). Naturalmente, aquí se pueden utilizar otros relés con parámetros similares. Es cierto que debido a una disposición diferente de los pines, será necesario modificar ligeramente la placa de circuito impreso. Para evitar posibles averías, los conductores de los devanados del transformador están aislados con delgados tubos de plástico.
Los parámetros del transformador se dan en la Tabla 1. El núcleo en forma de olla se atornilla al tablero con un tornillo de cobre o aluminio. Se coloca una junta de goma entre el núcleo y la placa de circuito impreso; la fijación del núcleo será elástica y no se agrietará. Tabla 1
El convertidor para lámparas de descarga de gas se puede colocar en una caja de plástico. Para evitar conectar el convertidor con la polaridad incorrecta, se recomienda instalar un conector para encendedor de cigarrillos al final del cable de alimentación.
Configurar el dispositivo es muy simple. El convertidor ensamblado se alimenta con un voltaje de suministro de 12 V desde una fuente de alimentación o una batería de automóvil. Se mide la corriente consumida y, utilizando el potenciómetro P1, su valor se establece en 200 ... 220 mA. En este caso, la intensidad luminosa de la lámpara de descarga de gas será bastante significativa. El funcionamiento del convertidor ha sido probado con diferentes tipos de lámparas; en todos los casos funcionó bien. Es necesario asegurarse de que el voltaje de la batería esté en el rango de 10 ... 14 V; la lámpara se enciende de manera confiable y su flujo luminoso no cambia.
Convertidor para lámparas de descarga de gas de 18 W. Su circuito se muestra en la Fig. 7 y es completamente igual al circuito de la Fig. 1; sólo difieren los tipos y clasificaciones de las piezas. Naturalmente, el principio de funcionamiento es el mismo para ellos. Dado que se utiliza una lámpara de 18 W, el transistor de conmutación debe ser más potente; el núcleo en forma de olla del transformador también es grande. La secuencia de los devanados del transformador se muestra esquemáticamente en la Fig. 8; el número de vueltas de los devanados y el diámetro del alambre se dan en la Tabla 2. El aumento del núcleo de ferrita llevó a la necesidad de modificar la placa de circuito impreso. La placa de circuito impreso del convertidor para lámparas de descarga de gas de 18 W se muestra en la Fig. 9, y la disposición de las piezas se muestra en la Fig. 10. Los filamentos de la lámpara de descarga de gas de 18 W tienen un área grande y, por lo tanto, se necesita más tiempo para un encendido confiable, como resultado de lo cual la resistencia R4 tiene una mayor resistencia.
El convertidor para lámparas de 18W se configura de la misma forma que para lámparas de 6W. El potenciómetro P1 establece la corriente en 1,1 ... 1,3 A. En este caso, la frecuencia de las oscilaciones del convertidor es aproximadamente igual a 10 kHz y la lámpara tiene una salida de luz significativa. Con esta configuración y una tensión de alimentación en el rango de 10 ... 14 V, la lámpara se enciende de manera confiable y el flujo luminoso es casi uniforme. Este convertidor ha sido probado con varios tipos de lámparas y funcionó bien con todas.
Tabla 2
Rediotechnika Evkonyve 2000, traducción de A. Belsky; Publicación: radioradar.net
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