Elektronikus Fénycsőelőtét
Érdekes és hasznos találmány a kompakt fénycső (egyesek energiatakarékos izzónak hívják).
De vajon, hogy működik? Miért energiatakarékos? De főleg miért érdekes ez annak aki
hobbiból elektronikával foglalkozik? Nos erre szeretnék választ adni amennyire tőlem
telik.
A kompakt fénycső háza tartalmaz egy áramkört ami a fénycsövet müködteti.
Nos a működés nagyon röviden (később majd részletezem): a bejövő hálózati feszültséget
egyenirányítja, majd egy 40..90kHz körüli frekvenciájú jellé alakítja és erről
üzemelteti a fénycsövet. Ennek több előnye is van. A fénycsőhöz tartozó előtét
fojtótekercs mérete a nagy üzemi freki miatt elég kicsi lehet, ugyanakkor a teljes
áramkör hatásfoka 90% felett lehet. Ideális esetben a fénycső nem villog (mint
50Hz-es táplálás esetén) mert a benne levő fénypor nem bírja követni a 40kHz
frekvenciájú váltakozó áram periódusait. Szóval ez elég jól hangzik nem? Felmerült
bennem a gondolat, hogy miért ne lehetne hagyományos olcsó 18-20-36-40-58-stb W-os
fénycsöve(ke)t hasonló áramkörről üzemeltetni. Természetesen lehet, erre már a
nagy cégek (pl. OSRAM) régen rájöttek és gyártanak is ilyen előtéteket (ami persze nem olcsó
mulatság). Azonban a gyakorlat azt mutatta, hogy házilag is megy a dolog, sőt akár
jobban (és sokkal olcsóbban) is sikerülhet mint a gyári példányok.
Kezdetnek szétszereltem néhány kompakt fénycsövet, és papírra vetettem a kapcsolási
rajzát. A különböző típusok igen nagy hasonlóságot mutatnak. Miután a működést is
sikerült megérteni, nekiláttam egy saját, 40W-os fénycsőhöz használható elektronikus
előtét kikísérletezésének. Mit lehet elvárni egy ilyen áramkörtöl: a fénycsö azonnali
begyújtása (nincs villódzás, bekapcsolás után azonnal világít mint mondjuk egy
izzólámpa), üzem köben nincs 50/100Hz-es villogás (nincs "stroboszkóp hatás"),
nagyon hosszú élettartam. (egyes gyári leírásokban 20.000 óra! szerepel).
Nemsokára felteszem a kapcsolási rajzokat, és folytatom a működés leírásával.
Azután pedig a házilag megépíthető változathoz felhasználható alkatrészekről,
és a megépítésről írok ide néhány sort. (addig is türelem, a fentiek talán
"gondolatébresztőnek" megteszik)
Az alábbi kapcsolás sokféle típusú és gyártmányú kompaktfénycsőben megtalálható.
Az leggyakoribb eltérés az elemértékekben és emiatt az üzemi frekvenciában van.
Ezenkívül egyes gyártók előszeretettel spórolják ki a zavarszürőt és a PTC-t az áramkörből.
(A PTC higdegen kis ellenállású /100ohm körüli/, egy bizonyos hőmérséklet felett hirtelen
megnöl az ellenállása kb.1000x-ére. A fénycső izzószálainak előfűtésére használják fel.)
Az alábbi áramkör egy TUNGSRAM gyártmányú (nem az újabb,"made in china" feliratú)
kompaktfénycső kapcsolási rajza. A felépítése 99%-ban felületszerelt, még a hálózati
egyenirányító is. Aktív elemként komplementer-FET párt használ, feltehetőleg nagyon jó
hatásfokkal müködik, mert a 2 FET is felületszerelt kivitelü.
Az alábbi típus a "bóvli" kategóriába sorolható. Meglepően kevés üzemórát bírt ki,
azután szinte összes kondi tönkrement benne. A belső felépítése: a gyenge minőségű
alkatrészek igénytelen kivitellel párosulnak (ez persze kívülről nem látszik). A
kapcsolási rajzon is látszik, hogy az elsődleges cél a minél olcsóbb gyártás volt.
Egyetlen előnye volt: bele lehetett építeni az OSRAM elektronikát a házába
(mert itt a fénycső volt a rövidebb életű, az OSRAM elektronikája nem hibásodott meg)
és így a 2 rossz kompaktfénycsőből lehetett 1 jót "gyártani". (február óta használok
2 ilyet).
Egy kísérleti áramkör az IR2155 IC-vel. Szinte bármilyen fénycsőhöz lehetett
használni. Sajnos az IC nem olcsó. (A fénycső előtétfojtótekercs és a fénycsővön levö kondi
rezonanciafrekvenciájának meg kell egyeznie az IC-hez kapcsolt R-C tag által
meghatározott frekvenciával.)
Az alábbi áramkör kapcsolási rajzát utólag szúrtam be ide - a saját áramkörök közreadása
után. Az osram újabb kompaktfénycsövei más, az eddigiektöl eltérö áramkört tartalmaznak.
A sok tekercs ne tévesszen meg senkit - 3db eböl úgy néz ki külsöre mint egy ellenállás,
a másik 3 tekercs: lényegében a fénycsö elötét tekercsen van még 2 pár menetes segédtekercs
a visszacsatoláshoz. Az alkatrészek 50%-a felületszerelt, így elsö ránézésre olyan az
elektronika (a többi ilyesmihez képest) mintha alig lenne benne alkatrész. Az egyébként jól
müködö elektronika meglepöen jó hatásfokú - viszont a fénycsö "katódja" kb 2 év után megszakadt.
Mellesleg az Osram kompakt fénycsövek nagy része így megy tönkre, saját tapasztalatom szerint
5-böl 4db, ill. az egyikben az alsó fet szállt el. A korábbi tranzisztoros felépítésü osramokhoz
képest eltérés az is, hogy a 20W-os áramkörben az eddigi 10uF-os tápszürö kondi helyett már csak
4,7uF van benne, feltehetöleg a spórolás jegyében (szerintem a gyürüvasmagos megoldást is ezért
vetették el), az hogy közben szépen megvakul a felhasználó a vibrálósabb fénytöl már senkit sem érdekel
(persze nem feltünöen, inkább csak kimérni lehetne, hogy pont kétszer annyira vibrál a fénye
mint a régebbiknek). Érdemes lenne néhány újabb Tungsram, Philips, stb... kfénycsövet is megnézni,
milyen újdonságokat tartalmaznak, a régi de nagyon jól bevált megoldáshoz képest. Természetesen
PTC-t mostanában egyetlen kompaktfénycsöben sem találtam..... Most már csak a rajz van hátra, íme:
Íme az (egyik) általam kikísérletezett áramkör. Egész jó hatásfokkal müködik,
üzem közben a fetek csak kis mértékben melegednek (a disszipációjuk jóval 1W alatti), enyhén
melegedett a gyürüvasmag és a fazékvas is (saccra itt sem volt 1W-nyi a veszteség).
Ugyanaz mint a fenti áramkör, de 2 fénycsővel. Itt már kicsit jobban melegszenek a FET-ek
de még ez sem vészes (kibírják hűtőborda nélkül is, de azért nem árt). Némelyik gyűrűvasmag
nem bír ekkora terhelést és elreped bár ez elég ritka, és ilyenkor sem hibásodik meg
a többi alkatrész. Az áramkör 2x50W fénycsővel is működött.
A 40w-os fénycső előtét működése:
A hálózati feszültség az R7 lökésgátló (áramkorlátozó) ellenálláson és a zavarszűrőn
keresztül egy graetz egyenirányítóra kerül. Az egyenfeszültséget a C1 kondenzátor szűri.
Bekapcsolás után a C2 kondenzátor töltődni kezd az R1 ellenálláson keresztül. Amikor
eléri a diac küszöbfeszültségét akkor a diac átvezet (kisüti C2-t) és egy impulzust
juttat a T2 gate elektródjára. Ekkor a FET kinyit és áram folyik a
Tr1-L1-izzószál-C6-izzószál-C4/C5
útvonalon. A Tr1 szekunderén feszültség indukálódik és nyitva tartja T2-t egészen
a vasmag telítődéséig. Ezután T2 lezár, megszűnik a Tr1 primer árama, ekkor ellentétes
polaritású szekunder feszültség keletkezik ami a T1 nyitását eredményezi. T1 nyitásakor
ismét áram folyik a Tr1-L1-izzószál-C6-izzószál-C4/C5
útvonalon de ellentétes irányban
és a Tr1 szekunderfeszültsége most a T1-et tartja nyitva a vasmag telítődéséig.
A folyamat 40..90 KHz -es "tempóban" ismétlődik, a T1 source elektródján kb.
150V-os négyszögjel fog megjelenni. Az L1-C6 soros rezgőkört képez, ami a fénycső
gyújtása előtt Q-szoros feszültséget, kb. 1000-2000V-ot indukál az L1-en és a
C6-on. Ez a feszültség begyújtja a fénycsövet. A rezgőkör jósági tényezője
(és egyúttal a feszültség is) a
fénycső terhelő hatása miatt lecsökken, és az L1 egyszerű előtét fojtótekercsként
működik tovább, C6 pedig a nagyobb frekvenciájú felharmonikusokat csökkenti.
Öregebb fénycső esetén, ha nem gyújtana be azonnal akkor az átfolyó áram
felmelegíti az izzószálat benne és ezután mindenképpen be fog gyújtani....gyakorlatilag
"kukázott" fénycsöveket is működésre lehet bírni). A D1 feladata, hogy ha az
oszcilláció beindult akkor nem engedi C2-t feltöltődni, hogy a diac ne adhasson
újabb impulzust. D2-t azért célszerü beépíteni mert a kapacitása sokkal kisebb mint
a diac-é (az üzemi frekvencián esetleg számíthat, de D2 el is hagyható) Az R2-R3-C3
az indítást segíti, ill. a négyszögjel meredekségét korlátozza (a gyakorlatban a
hatásfokot is befolyásolja egy kicsit) A Z1...Z4 a FET-ek gate elektródját védik
a Tr1 esetlegesen túl nagy szekunder feszültség impulzusaitól, R4-R5 a zener diódák
és a FET-ek gate áramát korlátozzák. (ekkora frekin bizony folyik gate áram is a FET-eken)
A C4-C5 kondi DC leválasztás miatt kell az áramkörbe. R6 ellenállás biztosítja,
hogy a diac csak akkor indíthassa az áramkört ha a C1 kondenzátor már feltöltődött,
ill. kikapcsolás után ha az oszilláció megszűnt akkor a diac ne adhasson újabb
impulzusokat a T2-re.
A felhasználható alkatrészek és a megépítés:
-R7 ellenállás elhagyható ha a zavarszűrő tekercsének az ellenállása legalább 3-4 ohm.
-A C1 kondi lehetőleg 105°C-os legyen, ennek a kondinak az értéke és a minősége
határozza meg, hogy a fénycső mennyire egyenletesen világít. (ha a kapacitás túl kicsi
akkor az egyenfeszültség 100Hz-es "hullámosságát" a fénycső fényében is viszontláthatjuk,
bár ez még mindig sokkal kevesebb mintha a fénycső 50Hz-röl üzemelne).
-C6 kondenzátor elég nagy igénybevételnek van kitéve a begyújtáskor, ha nem sikerül
legalább 1600V-osat venni akkor több sorba kötött darabból kell kialakítani.
(kerámia kondi egyik pozicíóban se legyen)
-Az áramkör szinte bármilyen legalább 400V-os és legalább 4A-es FET-el jól működik.
-A gyűrűvasmag (Tr1): AL1000...AL4000 körüli különféle vasmagokkal próbáltam ki,
mindegyikkel működött. A gyári kompaktfénycső elektronikákban AL1200-as kb. 8mm
átmérőjű vasmag van, ez felhasználható a 40W-os elektronikához is. De az üzletekben
kapható különféle gyűrűvasmagok 90%-a is megfelelő. Hálózati zavarszűrőből kiszerelt
vasmaggal is működött az áramkör bár ez jobban melegedett a többinél. (AL4000)
-Az előtétfojtó (L1): olyan vasmagok használhatók fel amelyek AL70...400 közöttiek,
és gyárilag légrésesre készítették (fazékvas és E vasmag is használható). Tehát ha a 2
féloldalt összeillesztjük akkor a középső oszlop nem ér össze hanem legalább 0.5mm
légrés van köztük. Légrés nélküli vasmaggal az áramkör üzemképtelen. A vasmag
keresztmetszete 0.31cm2 -nél azért ne legyen kevesebb (persze ha elég jó minőségű
akkor miért ne....) A tekercselés: a szigetelésnek el kell bírnia a 2000V-ot, ha
több párhuzamos vékonyabb szálból tekerjük meg akkor kevésbé fog melegedni
("litze huzal" és "skin hatás"). A teljesítményt (40W) a C1 után a 300V-os egyenfeszbe
iktatott árammérő segítségével határozhatjuk meg. A kívánt teljesítmény eléréséhez
esetleg le (vagy fel) kel néhány menetet tekercselni az L1-re, ezért érdemes először
kikísérletezni az adott vasmagon szükséges menetszámot meghatározni és ezután
"rendesen" elkészíteni a tekercset.
-Végül még annyit, hogy az áramkör nem veszélytelen, igen jól kell szigetelni
és körültekintően kell vele kísérletezni, ezért a megépítése kezdőknek nem ajánlott.
Rossz szigetelés esetén 2KV-os feszültség átívelhet ami igen kellemetlen
következményekkel járhat (pl. áramütést vagy tüzet is okozhat). Ezért mindenki
csak a saját felelősségére foglalkozzon az áramkörrel, és vegye figyelembe a fentieket.
Már irom a szöveget is a rajzhoz, csak nem tudom mikor lesz kész :-)))
Mostanában nem foglalkoztam a fénycsöelektronikákkal, de lehet hogy nemsokára megint elöveszem,
mivel vannak újabb ötletek amik esetleg beválhatnak. Idöpontot ne kérdezzen senki mert még nem tudom
mikorra lesz belöle valami. 12V-os, jó hatásfokú, üzembiztos, és a fénycsövet korrektül meghajtó áramkört
szeretnék összedobni. Ez utóbbi alatt azt értem, hogy a fénycsö ne kapjon asszimetrikus impulzusopkat
és az elektronika ne kényszerítse a fénycsövet egyenirányításra.A fénycsö hajlamos arra, hogy
asszimetrikusan melegednek fel a "katódjai" és emiatt az átfolyó áram, egyenáramú összetevöt fog
tartalmazni, ez pedig a fénycsöre nézve káros (csökken az élettartam, feketednek a fénycsö végei)
A fenti áramkörröl még illene írnom pár sort: A korábban készült ill. a gyári elötétek egyik hátránya, hogy
szükség van a fénycsö "fütöszálaira", hogy az áramkör üzembiztos legyen. Ha a fénycsöhöz csak 2 vezetéket
viszünk, (a fütöszálak rövidrezárva) akkor a fénycsö meghibásodása esetén az elektronikát egy csillapítatlan
soros rezgökör terheli. Ez fénycsöhiba (pl. törés,stb..) akkora áramot vehet fel, hogy a félvezetök tönkremennek
az elektronikában, azonkivül akkora feszültség alakulhat ki a rezgökör elemein, hogy átüt a tekercs vagy a
kondenzátor szigetelése. A fenti áramkör az ilyen hibalehetöségek kiküszöbölésére készült, gyujtáskor és hiba
esetén korlátozza a kimenö áram erösségét (és ezzel a rezgökör elemeinek max feszültségét is.), és ha egy
meghatározott idö után is nagyobb áram folyik mint az üzemi akkor letiltja az elektronika müködését. Ezzel elérhetö,
hogy az elektronika nem hibásodik meg fénycsö hiba és rövidzár esetén sem, a fénycsövet elegendö 2 vezetékkel
meghajtani (szakadt fütöszál esetén is begyujt), és az élettartama a fénycsönek a gyakorlatban addig tart ameddig a
gáztér ill. a fénypor bevonat (vagyis baromi sokáig)
Készült egy újabb 230V-os fénycsö elötét ez edigi tapasztalatokat figyelembe véve. Egy meglevö 2x18/20W-os
armatúrát alakítottam át. Kézenfekvö volt az ötlet, hogy az eredetileg elötétként használt tekercset az
elektronikus elötét egyenirányítójához használjam fel mint az L-C szürö elemét. Ez sok elönnyel járt:
nincs nagy bekapcsolási áramimpulzus, mert a tekercs erösen korlátozza az áramot, az áramfelvétel a hálózatból nem
rövid idejü impulzusokból áll (mint a sima C osztályú egyenirányítás esetén), emiatt a teljesítménytényezö
(power factor) sokkal jobb lesz (ez nem ugyanaz mint a cos.fi!). Terhelés közben az egyenfeszültség 190...200V
körülire csökken le, és mivel nagy áramimpulzusok sincsenek a szürökondi élettartama is nagyobb lehet.
A fénycsöveket a névlegesnél nagyobb teljesítménnyel hajtom meg, így nagyobb fényeröt lehet elérni és a fénycsö
élettartama még így is hosszú lesz. Erre az OSRAM 32W-os beépített elektronikájú körfénycsöve adta az ötletet,
ugyanis az ebben levö fénycsö megfelel méretben egy névlegesen 18W-os körfénycsönek (valószinüleg nem csak méretben,
hanem minden tekintetben). Néhány alkatrész értéke módosult a korábbi kapcsolásokhoz képest, így egy hangyányival
jobb lett a hatásfok is.
Jelenleg néhány órája üzemel az alábbi elektronika, a teljesítményfelvétele kb. 62W ebböl saccra 27W körüli juthat
egy-egy fénycsöre.
Gyorsan bevágok ide pár fotót:
Az email-ek tanulsága szerint sokan nem értik miért kell ilyen relative bonyolult áramkör a fénycsövek
üzemeltetéséhez, miért nehézkes a fényerö szabályozása, illetve miért nehéz jó, törpefeszültségröl (12V) müködö
elötétet készíteni. Erre próbálok meg válaszokat adni, saját tapasztalataim és különbözö netes infók alapján.
Hogy érthetö legyen a dolog elöször ide kivánkozik a fénycsö felépítése és elektronikus alkatrészként való viselkedése a
gyakorlatban, most erröl írok méhány sort. Valószinüleg nem lesz tökéletes és hibátlan leírás - nem is ez a cél, a lényeg
hogy érhetö legyen.
Gyakorlatilag egy üvegcsö 2 végében egy-egy izzószálat helyeznek el,
a csö belsö fala (általában) "fényporral" van bevonva mert a fénycsö belsejében zömében UV fény keletkezik
és ezt alakítja át látható (általában fehér) fénnyé. A csö gáztöltésü: higanygöz és argon keveréke - tehát semmi köze
a neonhoz (ez utóbbira példa a nagyfeszültségröl müködö szines fényreklámok, üvegcsöböl hajlított betük).
A higanytartalom miatt nem árt ha tudjuk: a rossz fénycsö veszélyes hulladék - mert a higany mérgezö.
Hagyományos fénycsöelötéttel üzemeltetve a fénycsövet, bekpcsolás után közvetlenül felizzanak benne az izzószálak,
ez ionizálja a csö gáztöltetét, az izzószálra esetlegesen kicsapódott higany is elpárolog. Az izzítás után - a már
vezetövé vált gáztölteten át indul meg az áram amit általában egy soros légréses vasmagú 50Hz-re méretezett tekercs
korlátoz üzemi értékre. A továbiakban az átfolyó áram biztosítja hogy az ionizáció a gázban fennmaradjon, hogy a csöben
levö higany göz állapotban legyen. A fénycsö lényegesen jobb hatásfokkal állít elö fényt mint egy izzólámpa, de
többféle hátránnya is van, ezeknek egy részét lehet elektronikus megoldásokkal csökkenteni.
50HZ-es táplálás esetén a váltakozó áram nullaátmeneteinél a fénye is kialszik - magyarul villog,
ami ugyan nem látható a villogás sebessége miatt de fárasztja a szemet, forgó gépek közelében
használva stroboszkóp hatást okozhat ami igen balesetveszélyes lehet, a felhasznált fénypor határozza meg a kisugárzott fény szinspektrumát, ami az olcsó fénycsövek esetében
nem a leg optimállisabb. Stb...
Elektronikus szempotból a fénycsö hideg állapotban a két vége között szakadást mutat. Kb 1...2kV feszültség hatására
átüt és vezetövé válik. Ha az izzószálait felfütik akkor a gázon átfolyó áram megindításához szükséges feszültség
100...600V-ra csökken. (ezek az értékek természetesen tipustól, a fénycsö elhasználodottságától, hömérséklettöl és még
sok egyébtöl függenek). Amikor a fénycsövön az áram megindult, az elenállása meredeken lecsökken, az átfolyó áram növekedni
kezd- amit ha nem korlátozna semmi akkor ívkisülés alakulna ki a csöben és tönkremenne. Amennyiben az áramot valamilyen
eszközzel (pl fojtótekercs) az üzenmi értékre korlátozzuk akkor 50...200V körüli feszültség és 50....500mA körüli áram tartományban fog
stabilan üzemelni a fénycsö (megint csak sokmindentöl függenek a tényleges értékek). A gyakorlati tapassztalatok szerint
a fénycsö erösen nemlineáris instabil eszköz, állandóan változik az ellenállása, elötét nélkül szinte lehetetlen normálisan üzemeltetni.
A legoptimálisabban váltakozó áramú (f > 10kHz), szimmetrikus hullámformájú (szinusz, négyszög, háronszög)), DC összetevöt nem tartalmazó
feszültségröl üzemeltethetö. Bár müködik akár egyenárammal, akár impulzusokkal is de ennek hátrányos következményei vannak.
Rövid ideü, nagy amplitudójú impulzusokkal való táplálás esetén a fénycsö nem ködfénykisüléssel fog üzemelni, hanem pillanatnyi
ivkisülések sorozata alakul ki benne, ami rontja a hatásfokát és csökkenti az élettartamát. Azonkivül általában a 2 vége nem
egyformán melegszik fel, különösen ha a jelalak (az átfolyó áram idöfuggvénye) asszimetrikus, a különbözö áramirányokba a csö
más ellenállást fog mutatni, kialakul egy DC áramösszetevö (a fénycsö egyenirányítani kezd) ez további élettartamcsökenést,
hatásfokcsökkenést okoz. A fénycsö végei (idö elött) feketedni kezdenek, nem lesz egyenletes fénye a csö hossza mentén.
Hasonló problémákat okoz az egyenáramú táplálás is, a fénycsö "katódjai" (izzószálai) közül lényegénben csak az egyik dolgozik
ahelyett hogy megfeleznék a melót :) egymás között.
Sokan küldenek nekem ilyen egytranzisztoros 12V-os kapcsolásokat, hogy lám milyen egyszerü....
Na igen, müködnek de.....tipikus példák az asszimetrikus impulzusok elöállítására. Az ilyen asszimetrikus áramkörökben
igen nagy eséllyel egyenirányítani kezd a fénycsö, még akkor is ha oszcilloszkóppal nézve szinte szimmetrikus jelet kap.
Egy soros kondenzátorral egyébként a DC összetevö kiküszöbölhetö, de az asszimetria nem. Tehát itt üzenem minden levélírónak
aki ilyesmin agyalt: az ilyen kapcsolások valóban müködöképesek, de igen messze vannak attól, hogy korrekt módon hajtsák
meg a fénycsövet....
Azthiszem innetöl érthetöbb valamivel miért áll annyi alkatrészböl egy elektronikus elötét. A fényerö szabályzáshoz
elméletben egyszerüen csak az átfolyó áram erösségét kellene változtatni, csakhogy ha pl. az átfolyó áram értéke csökken
akkor a fénycsö impedanciája megnöl, a hömérséklete (a belsö gáznyomás) csökken, a szükséges feszültség (tipustól, gáztöltettöl, sokmindentöl függöen)
változik. Alacsonyabb hömérsékleten még instabilabb a csö, gyakran elöfordulnak benne állóhullám-szerü vagy mozgó esetleg
forgó fényfoltok, az impedanciája (ellenállása) szinte szeszélyesen változik. Elektronika legyen a talpán ami ilyen körülmények
között is képes biztosítani a korrekt meghajtást (szimm jelalak, stb...) és képes stabil müködésre kényszeríoteni a fénycsövet.
Persze van ilyen célra kifejlesztett IC, meg gyári elötétek is - nem olcsók és nem is egyszerüek. Pontosan azért nem, mert
eredetileg a fénycsövet nem erre találták ki.....
A törpefeszültségü elötétek használata további problémákat vet fel.
Két lehetöség van: 1, olcsó egyszerü áramkört használunk, és ha zavar, hogy fekedtedik a csö kidobjuk és veszünk másikat.
2, korrekt meghajtással próbálkozunk valamivel bonyolultabb áramkört használva. Többször próbáltam különféle megoldásokat hasonló
müködési elvvel mint a 230V-os elötétek, egy transzformátorral elöállítva a szükséges nagyságú feszültséget. Ezek a
megoldások müködtek ugyan, de mivel a fénycsö áramát itt is egy indultív elötét állítja be, a transzverter terhelése
is igen meesze van az ohmos terheléstöl - amire határozott melegedéssel reagál. Vagyis itt meg az elektronika hatásfoka
romlott le....(a 230V-os elötéteknél ez sokkal kevésbé okoz problémát). Kicsit eröltetett megoldásnak tünik, de mégis ez adta
eddig a legjobb eredményt, hogy pl. 12V-ból elöállítunk 300VDC-t és erröl járatunk egy 230V-os elektronikus fénycsöelötétet.
Ez persze eléggé alkatrésztemetönek tünik, de a ma kapható félvezetöket, IC-ket nézve nem is olyan nagy valami megcsinálni.
Kisebb teljesítményre (max 20W) láttam egyszerü felépítésü, jó hatásfokú rezonáns átalakítót, ami n*100V szinuszos feszültséget
állított elö, és a fénycsö áramát kondenzátorokkal korlátozta. Egy ilyennek a rajzát esetleg késöbb közzéteszem, de ez igen
nehézkesen méretezhetö vagy utánépíthetö, ugyanis meglehetösen kritikus a trafó áttétele mellett a tekercseinek induktivitása
is, valamint egy további megfelelö induktivitású tekercs is kell az áramkörbe. Vagyis egy jól müködö áramkör elkészítése
rengeteg kisérletezgetést igényel, és tartok töle hogy sokaknak "beletörne a bicskája"...
Remélem néhány kérdésre sikerült választ adni. Véleményem szerint néhány éven belül a fénycsöveket kiszorítják a korszerübb
fényforrások. Jelenleg úgy tünik erre a LED-ek a legesélyesebbek, a jelenleg (2005) kapható 1...3W-os LED tipusok hatásfoka,
élettartama, már meghaladja a fénycsövekét, és joval olcsóbb, egyszerübb elektronika kell az üzemeltetésükhöz (pl. kapcsolóüzemü
áramgenerátor). Sajnos a nagyteljesítményü LED-ek a viszonylag magas áraik miatt még nem eléggé versenyképesek a hagyományos
vlágítási megoldásokkal, de ezek az árak évröl-évre csökkennek. LED-es zseblámpákat gondolom mindenki látott már, az ujabban
megjelenö példányok már elérhetö áron kaphatók és jóval nagyobb fényerövel világítanak mint az izzólámpás társaik.
Szóval sajnos v. inkább szerencsére a fénycsö müködtetése elöbb utóbb csak egy érdekes elektronikai problémává válik. Ugyanakkor
a kW-os fémgözlámpák, neonok! és hasonló eszközök továbbra is szükségessé teszik az ehhez hasonló áramkörök alkalmazását.
Skori
Most a weblap egyik kedves látogatójának leveléből idézek:
Az ötlet: Háromfázisú gázkisülésű fényforrás!
Egy gáztérben,három egymástól egyenlő távolságban elhelyezett izzó vagy hideg katód,három induktív előtéttel
a háromfázisú hálózat vonali feszültségei közé kapcsolva,folyamatos forgó ívkisülést produkál.Előnye,a gáztérben
folyamatos ionizáció miatt nagyobb folyási szög,jobb hatásfok, mert csak három elektródát kell emisszió képes hőfokon
tartani,a hagyományos háromfázisú elrendezés három különálló csövében hat elektróda izzik.A magasabb,400 V efektív
értékű bekapcsolási feszültség könnyebb gyújtást eredményez.Készíthető fémhalogén,nátrium,higanygőz, hideg vagy
izzókatódos fénycső is ezen ötlet alapján.Kicsit elkésett ez a dolog a LED-ek rohamos térhódítása idején,de még
nagy megvilágítás szükséglet esetén lehet létjogosultsága.Én gyártattam egy hidegkatódos prototipust,
Csepelen.Fénypor nélküli,hogy ne legyen utánvilágítása a jobb tanulmányozhatóság érdekében.Kb10 cm ívhossz
argon ,hg. töltéssel minden gyújtási segítség nélkül indul.Azért írtam ezt meg Neked, hátha tudsz vele valamit
kezdeni kutatásaid során. Csodálom ezt a kitartó,fáradtságos,sokirányú munkát amit a weblapodon láthatunk.
Sinkovicz Attila
Itt vannak a képek a 3 fázisú fénycsőről. Ha lehet tedd fel a honlapodra, így mások is láthatják.
Mit füzhetnék hozzá ehez? Valóban kissé megkésett dolog, de akkor is NAGYSZERŰ ÖTLET!! Köszönjük!
2010.aug.
Úgy tünik a fénycsöves világításoknak még van egy kis ideje, megbízást kaptam némi fejlesztésre -
és úgy tűnik valóban lehet másmilyen - picivel drágább, de sok szempontból az ediginél mégjobb
elektronikát is készíteni! Ezek megoldások egyelőre nem biztos hogy felkerülnek ide, mivel elsősorban
nem hobbi, hanem professzionális célból készültek.
2010 aug. Skori
Mostanában sokan "eltemeteik" a fénycsöveket, részben igazuk is van - hiszen higanyt tartalmaznak,
ami mérgező és környezetkárosító. További hátrányuk, hogy a fény szinspektruma nem fedi le egyenletesen
a látható tartományt (feltehetőleg ez is a látásunk rovására megy hosszútávon).
Bár léteznek jobb szinvisszaadású speciális fénycsövek is, ezeknek az ára
is sokszorosa a "mezei" fénycsőhöz képest. A kompaktfénycsöveknek gyakorlatilag ugyanezek a
hátrányai, sőt mivel a lámpa házában kevés a hely az alkatrészek nagyobb hőmérsékleten üzemelnek
és sokszor idő előtt tönkremennek. A gagyi verziók nem tartalmaznak rendes zavarszűrőt, tehát
"elektroszmoggal" is szennyezik a környezetet, és rewndelkeznek a kapcsolóüzemű tápok ismert
hátrányaival. A tápjában levő kis értékü pufferkondinak köszönhetően előfordulhat, a régi
fénycsőarmaturákból is ismert, 100Hz-es villogás - ami ugyen nem látható, de fárasztja a szemet.
Valószinüleg erre sokan ráéreztek (talán nem is mindenki tudatosan), és azért sem akarták
lecserélni az olcsó izzólámpákat a drága kompaktfénycsövekre. A másik ok talán az lehet,
hogy a reklámokkal ellentétben a kompaktcső nem tud annyi üzemórát mint kellene, az izzó
meg nem ég ki olyan hamar mint ahogy ezekben a reklámokban elhangzik. Arról nem beszélve,
hogy ma már a többség tudja (pl. a gusztustalan "intelligens mosópor" reklámok óta), hogy
a reklámokban teljesen hülyének nézik a tisztelt fogyasztót. Persze nem mindenki - tisztelet
a kivételnek :) Sőt megkockáztatom, hogy pont nem a "hülyék", hanem a "nem-hülyék" miatt
tiltották be a 230V/100W-os (majd később apránként a többi) hagyományos izzó forgalmazását.
Már megint a pénzről szól a dolog, a környezetvédelemhez semmi köze, mint ahogy egyébként
állítják (akiknek az érdeke úgy diktálja). Igaz, az izzólámpa többet fogyaszt - méghozzá
sokkal, és ezért több CO2 kerül a levegőbe. És? Cseréljük le a CO2-t
higanyra és más mérgekre (amit a fénycsövek tartalmaznak)? Tényleg jobban járunk? Valaki biztosan,
pl. a gyártók, hiszen az izzó árának sokszorosát zsebelik be egy-egy kompaktcsőért!
Persze jönnek a ledes világítások ezerrel pl. kínából, de addig még gyorsan el kell adni
a kompaktcsöveket, mert pillanatok alatt eladhatatlan veszélyes hulladékká fog válni,
a gyárak raktárkészlete - és a végén még ők fizthetnek az ártalmatlanításért. Na ez
nem fog előfordulni - hála az agymosásnak ami a reklámokban megy.
Persze a ledektől sem kell ám hasraesni, a szinvisszaadásuk, a fény szinspektrum
eloszlása szintén messze van még attól amit egy mezei izzólámpa produkál. A fő előnye a
hatásfokában az egyszerüségében, és az olcsó gyártásban van. Ja és valószinüleg nincs
benne higany, és más mérgek is csak sokkal csekélyebb mennyiségben.
Gondoljunk bele, a gyártáshoz nem kell üvegtechnika, nem kellenek vákumgépek,
nem kell gáztöltet, stb... csak müanyagok és félvezetők és fém. Bizony-bizony, nagy
üzlet ám ez - valószinüleg sokkal olcsóbbnak kellene lenniük mint egy izzó.
Miért is húzom így le ezeket a dolgokat? Csak hogy tisztán lássunk. Nem mondom,
hogy ne vegyünk ilyesmit, haladni kell a korral, és én is használok kompaktfénycsövet,
izzót, fénycsövet, és ledes lámpát is. De tudni kell melyik hová való. Pl. olvasáshoz
maradok az izzónál, a spajzban, wc-ben olcsó ledek vannak, a garázsban fénycsőarmatúra,
a nappaliban meg kompaktcső, és van ahol led és izzó kombinációt használok!
Továbbá bizom benne, hogy a ledeket fejlesztik annyira, hogy jó és univerzális
fényforrásokká válhassanak. A magánvéleményem az, hogy a korrek megoldás az lett
volna ha hagyjuk az izzót magától kihalni. A dolog erőltetése felettébb gyanús,
és különben is hadd döntsem el én (mint fogyasztó) hogy akarok-e izzót használni
vagy sem... Illetve legyen olyan alternatíva amiről nem kell oldalakon át írni,
vitázni stb...
De visszakanyarodnék a fénycsövekhez még egy kicsit. Miért
csináljunk fénycsőelektronikát 2010-ben? Pl:
- azért, hogy a meglevő fénycsöveket ne kelljen kidobni, és ezzel higannyal szennyezni a környezetet!
- mert egy jó elektronikával hosszabb lesz az élettartama,
- jobb lesz a hatásfoka (kisebb lesz az energiafogyasztás)
- és...
ÉS Bizonyos fényforrásokat egyszerüen nem lehet kiváltani egyelőre sem ledekkel, sem mással.
Soroljam? Pl. a szoláriumcsövek is fénycsövek, de UV-B tartományra jelenleg
nincs power-led (illetve ma már talán akad horror áron mW-os teljesítménnyel).
A fertőtlenítő, UV-C sugárzó germicid fénycsövek sem válthatók ki egyelőre leddel, mint
ahogy a kvarclámpák, és más, gyógyászati célú, UV tartományban is sugárzó fénycső sem.
Márpedig ezek is tartósabbak ha elektronikus előtétről üzemeltetjuk, és ha ritkábban
kell cserélni a csöveket akkor kevesebb szennyezést okozunk vele. Ez utóbbi a "mezei",
világítási célú fénycsövekre is igaz. Továbbá az 50Hz-es előtétfojtóhoz (vagy egy gagyi
fénycső-elektronikához képest) egy jó elektronikus előtét valószinüleg tényleg
megtérül (szép lassan).
És a lényeget majdnem lehagytam: ez még mindíg egy érdekes elektronikai témakör,
amivel akár hobbiból is lehet foglakozni! ;)
Mielőtt valaki letámadna, hogy "debizony léteznek UV ledek", akkor megemlíteném, hogy azok jelenleg a látható
kék fény határán, az UV-A tartomány elején üzemelnek. Az UV-B és UV-C tartományú powerledekre még várni kell...
Az alábbi képet a neten találtam, azért került ide, hogy a hulléámhosszakkal nagyjából tisztában legyünk.
Infra: >800nm Látható fény:800-400nm UVA: 380-315nm UVB: 280-315nm UVC: 280-100nm
közeliUV, NUV: 380-200nm távilUV, FUV, VUV: 200-10nm
Piszkált ez az UV led téma, és nekiálltam keresgélni! A legrövidebb hullámhosszú UV
powerled amit
a neten találtam 365nm-es hullámhossz körül üzemel.
Találtam még 295nm-es hullámhosszú
UV-B ledről hírt, de konkrétan kapható ledet még nem (pedig az már igencsak érdekes lenne!).
Utoljára valamikor 2010 környékén frissült ez a cikk, tehát azóta eltelt kb 16 év, 2026 közepén járunk.
Volt egy kicsit eltérő működési elvű elektronika, ami akkoriban nem került fel ide. Ma már ennek kicsi a jelentősége,
de érdekességképpen felteszem ide a kapcsolási rajzát, és írok is néhány sort róla
Mit tud, miben más a lenti fénycsőelektronika?
+ A működési elvéből adódóan nincs szükség a fénycsőben levő izzószálakra a gyujtáshoz, tehát simán 2 vezetékkel bekötve működnek róla a afénycsövek.
+ Fénycső hiba, pl. törés esetén a maradék fénycsövek tovább üzemelnek.
+ Nagyon jó hatásfoka van, amikor 3x36W -nyi fénycső üzemelt róla, a benne levő FET-ek teljesen hidegek maradtak!
+ 40...60kHz frekvenciájú, szinuszos hullámformájú feszültséget állít elő. Ezért kevesebb zavart termel.
+ Nem induktív, hanem kapacitív előtétje van a fénycsöveknek.
+ A fénycsövek le vannak választva a hálózatról (a transzformátoros meghajtás miatt).
- Lényegesen drágább, mint a szokásosfénycső meghajtó áramkörök.
- A viszonylag magas gyújtófeszültség miatt komolyabb igényeket támaszt a szigetelésekkel szemben.
Íme a 2010-ben, a fejlesztés során lementett kapcsolási rajz:
Az áramkör egy rezonáns, önrezgő teljesítmény oszcillátor, ami kb. 40kHz-en működött, és kb. 900V szinmuszos feszültséget állított elő.
Ekkora feszültségről előfűtés nélkül is képesek begyújtani a fénycsövek, az áéramot egyszerű előtét kondenzátorok korlátozzák.
A rajzon egy 300V DC feszültségforrás szerepel, de valójában ide 230V-os hálózati feszültség került, természetesen egyenirányítva és pufferelve.
Az első ami feltűnik, hogy ez a megoldás akár 3db-nál több fénycsőhöz is méretezhető lenne. A fő hátránya a dolognak, hogy a TR2 transzformnátor szekunderének el kell viselnie a fénycsövek össz áramát, 900V körüli feszültség csúcsérték mellett. Ez azt jelenti hogy míg a primer tekercsét elegendő kb. 100W-ra méretezni, a szekunderen viszont a hatalmas látszólagos teljesítményt is ki kell szolgálni azaz kb. 600....700VA-t, mivel a kapacitív terhelést a trafó szekunder induktivitása kompenzálja ki közel ohm-os értékre.
40kHz-en ehhez meglehetősen nagy méretű, és ennek megfelelően drága transzformátorra volt szükség, amit egy ETD49 vasmagra készítettem el. Ez a vasmag a valóban szükségesnél egyébként jóval nagyobb (kW-os teljesítményre is elég lenne egy kapcsolóüzemű tápban), de ez volt kéznél, a következő ennél kisebb vasmag amit találtam itthon már túl kicsi volt.
Az áramkörről készítettem TINA-ban is szimulációt, aminek az eredménye egyébként egész jól megegyezett a gyakorlati tapasztalatokkal. Néhány fotót is találtam, 2010-ből,
az asztalomon "légszerelt" technmikával összerakott áramkörről. Íme:
Az utolsó képhez: Hát igen, az asztalom rettenetesen nézett ki 16 évvel ezelőtt is! :) Mennyi minden változik ennyi idő alatt, pl. a képen levő RFT oszcilloszkópot tizensokéve eladtam, majd volt egy jó kis Hitachi oszcilloszkópom, majd egy másik, sokkal jobb Hitachi, de már ezek sincsenek meg, digitálisra váltottam. Mellette a Philips impulzusgenerátor szintén régesrég elkelt, meg az analóg multiméter is. A legendás "kattogós weller", azaz a képen látható Weller páka, sincs már meg, semmi baja nem volt, csak közben építettem JBC forrasztóállomást, ami leváltotta a Weller pákáimat. A polcon levő 2x 40V/2A labortáp is "lecserélődött", két darab házilag készült labortápegységre. Mindenesetre a kísérletezéskor használt, 3db összefogott fénycsőnek köszönhetően, fényárban úszott az azstal, még ha a fotó ezt talán nem is adja vissza teljes mértékben.
VISSZA A KEZDÖOLDALRA
