Cómo se organizan los balastos electrónicos y cómo funcionan para lámparas fluorescentes

Las lámparas fluorescentes no pueden funcionar directamente desde una red de 220V. Para encenderlos, debe crear un pulso de alto voltaje, y antes de eso calentar sus espirales. Para hacer esto, use balastos. Son de dos tipos: electromagnéticos y electrónicos. En este artículo consideraremos los balastos electrónicos para lámparas fluorescentes, qué es quién y cómo funcionan.

¿En qué consiste una lámpara fluorescente y por qué se necesita lastre?

La lámpara fluorescente es esta fuente de luz de descarga de gas. Consiste en un matraz en forma de tubo lleno de vapor de mercurio. En los bordes del matraz hay espirales. En consecuencia, en cada borde del matraz hay un par de contactos: estas son las conclusiones de la espiral.

El funcionamiento de una lámpara de este tipo se basa en la luminiscencia de los gases cuando una corriente eléctrica fluye a través de ella. Pero la corriente justo entre las dos espirales metálicas (electrodos) simplemente no fluye. Para esto, debe producirse una descarga entre ellos, esta descarga se llama latente. Para esto, las espirales primero se calientan pasando corriente a través de ellas, y luego se aplica un pulso de alto voltaje de 600 voltios o más entre ellas. Las espirales calentadas comienzan a emitir electrones y bajo la acción de alto voltaje se forma una descarga.

Si no entra en detalles, la descripción del proceso es suficiente para formular el problema de la fuente de alimentación de tales lámparas, debe:

1. Precaliente la espiral;

2. Forme un pulso de ignición;

3. Mantenga el voltaje y la corriente a un nivel suficiente para el funcionamiento de la lámpara.

Interesante: las lámparas fluorescentes compactas, que a menudo se llaman "ahorro de energía", tienen una estructura y requisitos similares para su funcionamiento. La única diferencia es que sus dimensiones se reducen significativamente debido a la forma especial, de hecho, este es el mismo matraz tubular, la forma no es lineal, sino torcida en espiral.

Un dispositivo para alimentar lámparas fluorescentes se llama balasto (balasto abreviado), y entre las personas simplemente - balasto.

Hay dos tipos de lastre:

1. Electromagnético (EmPRA): consiste en un acelerador y un motor de arranque. Sus ventajas son la simplicidad, y hay muchas desventajas: baja eficiencia, fluctuación del flujo de luz, interferencia en la red de suministro de energía durante su funcionamiento, bajo factor de potencia, zumbido, efecto estroboscópico. A continuación puede ver su diagrama y apariencia.

2. Electrónico (balastos electrónicos): una fuente de energía moderna para lámparas fluorescentes, es una placa en la que se encuentra un convertidor de alta frecuencia. Se ve privado de todas las desventajas anteriores, debido a que las lámparas dan un mayor flujo luminoso y vida útil.

Circuito de lastre electrónico

Un balasto electrónico típico consta de las siguientes unidades:

1. El puente de diodos.

2. Un generador de alta frecuencia fabricado en un controlador PWM (en modelos caros) o en un circuito generador de automóvil con un convertidor de medio puente (con mayor frecuencia).

3. Elemento umbral de inicio (generalmente un dinistor DB3 con un voltaje umbral de 30V).

4. Kindle power circuito LC.

A continuación se muestra un diagrama típico, consideraremos cada uno de sus nodos:

Se suministra voltaje alterno al puente de diodos, donde es rectificado y suavizado por un condensador de filtrado. En el caso normal, se instalan un fusible y un filtro EMI antes del puente. Pero en la mayoría de los balastos electrónicos chinos no hay filtros, y la capacidad del condensador de suavizado es inferior a la necesaria, lo que causa problemas con el encendido y el funcionamiento de la lámpara.

Consejo: si está reparando balastos electrónicos, lea el artículo "Cómo verificar el puente de diodos" en nuestro sitio web.

Después de eso, el voltaje se suministra al oscilador. Por el nombre, está claro que el oscilador es un circuito que genera oscilaciones de forma independiente.En este caso, se realiza en uno o dos transistores, dependiendo de la potencia. Los transistores están conectados a un transformador con tres devanados. Los transistores de uso común son MJE 13003 o MJE 13001 y similares, dependiendo de la potencia de la lámpara.

Aunque este elemento se llama transformador, no parece familiar: es un anillo de ferrita en el que se enrollan tres devanados, varios giros cada uno. Dos de ellos son gerentes, cada uno con dos turnos, y uno es uno de trabajo con 9 turnos. Los devanados de control crean pulsos dentro y fuera de los transistores, conectados en un extremo con sus bases.

Dado que están enrollados en antifase (el comienzo de los devanados están marcados con puntos, preste atención al diagrama), los pulsos de control son opuestos entre sí. Por lo tanto, los transistores se abren a su vez, porque si los abres al mismo tiempo, simplemente cierran la salida del puente de diodos y todo esto se quema. Un extremo del devanado de trabajo está conectado al punto entre los transistores, y el otro al inductor y condensador de trabajo, a través del cual se alimenta la lámpara.

Cuando la corriente fluye en uno de los devanados en los otros dos, se induce un EMF de la polaridad correspondiente, lo que conduce a la conmutación del transistor. El oscilador está sintonizado a una frecuencia superior al rango de sonido, es decir, superior a 20 kHz. Es este elemento el que es un convertidor de corriente continua a frecuencia alterna.

Se instala un dinistor para encender el generador, enciende el circuito después de que el voltaje alcanza un cierto valor. Generalmente se instala un dinistor DB3, que se abre en el rango de voltaje de aproximadamente 30V. El tiempo después del cual se abre lo establece el circuito RC.

Retiro

Las versiones más avanzadas de los balastos electrónicos no se basan en un circuito autogenerado, sino en base a los controladores PWM. Tienen características más estables. Sin embargo, durante más de cinco años de estudio de electrónica, nunca me he encontrado con un balastro electrónico de este tipo, todos los cuales trabajé fueron autogenerados.

La cadena LC se ha mencionado repetidamente anteriormente. Este es un acelerador montado en serie con la espiral, y un condensador montado en paralelo a la lámpara. Primero, una corriente fluye a través de este circuito, calentando las espirales, y luego se forma un pulso de alto voltaje en el condensador que lo enciende. El acelerador se realiza en un núcleo de ferrita en forma de W.

Estos elementos se seleccionan de modo que a la frecuencia de funcionamiento entren en la resonancia. Como el inductor y el condensador están instalados en serie a esta frecuencia, se observa resonancia de voltaje.

Ayuda:

Con la resonancia de los voltajes en la inductancia y la capacitancia, el voltaje en ejemplos teóricos idealizados comienza a aumentar significativamente a un valor infinitamente grande, mientras que la corriente se consume extremadamente pequeña.

Como resultado, tenemos un generador de frecuencia y un circuito resonante. Debido al aumento de voltaje a través del condensador, la lámpara se enciende.

A continuación se muestra otra versión del esquema, como puede ver: básicamente todo es igual.

Debido a la alta frecuencia de operación, es posible lograr pequeñas dimensiones del transformador y el inductor.

Para consolidar la información transmitida, consideramos la placa electrónica de lastre real, los nodos principales descritos anteriormente se resaltan en la imagen:

Y esta es una placa de una lámpara de ahorro de energía:

Conclusión

El balastro electrónico mejora significativamente el proceso de encendido de la lámpara y funciona sin ondulaciones ni ruidos. Su circuito no es muy complejo y, sobre la base, puede construir una fuente de alimentación de baja potencia. Por lo tanto, los balastos electrónicos de los ahorradores de energía quemados son una excelente fuente de componentes de radio gratuitos.

No se permite el uso de lámparas fluorescentes con balasto electromagnético en instalaciones industriales y domésticas. El hecho es que tienen fuertes pulsaciones y puede producirse un efecto estroboscópico, es decir, si se instalan en un taller de torneado, a cierta velocidad del huso del torno y otros equipos, puede parecerle que es estacionario, lo que puede causar lesiones. . Con el lastre electrónico esto no sucederá.