Зачем в светильнике конденсатор
Обновлено: 26.04.2024
Продлеваем жизнь разных ламп. Виды схем питания
В прошлый раз речь была о светодиодных лампах с импульсным драйвером. На этот раз поговорим о светодиодных лампах с двумя другими схемами питания.
Но начну с увеличения срока службы ламп накаливания без диммера или ЛАТРа. ЛН всё ещё продолжают использовать, частенько круглосуточно, например, в подъезде. Самый известный способ - подключение лампы через диод . Многократно продлевает время работы, но лампа начинает неприятно мерцать на частоте 50 Гц. Без диода частота пульсаций 100 Гц. Объяснение, почему 100 Гц . Следующие 2 способа лишены этого недостатка.
Включение лампы через плёночный конденсатор . Ёмкость 3,2 мкФ последовательно с лампой снижает мощность с 62 Вт до 25 Вт, а 4,4 мкФ до 37 Вт. Осторожно, заряженный конденсатор может ударить током.
Плёночные конденсаторы и диод. Плёночные конденсаторы и диод.При последовательном соединении двух ламп с измеренной мощностью 62 Вт и 61 Вт получим общую потребляемую мощность 42 Вт и увеличенный срок службы. Их яркость можно поднять, включив через выпрямитель: диодный мост+электролитический конденсатор на 400 В. Например, при конденсаторе 10,6 мкФ на лампы идёт напряжение 271 В. Чем больше ёмкость, тем больше света дадут лампы.
Лампы с линейным драйвером.
Светодиоды в таких лампах содержат значительное количество кристаллов, 6- 18 штук, и большое общее падение напряжения 257-266 В. При этом ток светодиодов небольшой, всего 25-30 мА. Макрофотографии многокристального светодиода можно посмотреть в статье . Микросхема - стабилизатор тока распаяна на плате со светодиодами. Это могло быть сделано для отвода тепла от микросхемы, потому что этот тип драйвера выделяет некоторое количество тепла, например, как и стабилизатор LM317. Чем больше разница между падением напряжения на светодиодах и сетевым напряжением, тем больше тепла рассеивается на чипе. Не разбирая лампу, такой тип драйвера определяется по отсутствию ВЧ пульсаций света и/или стабильной работе последовательно с плёночным конденсатором 100 нФ и отсутствию пульсаций на подходящей камере . При понижении напряжения сети, увеличивается коэффициент пульсации. Во время прогрева потребляемая мощность не снижается.
Линейные драйверы. Количество кристаллов в светодиоде слева направо: 6,6,12. Линейный драйвер из филаментной лампы Линейные драйверы. Количество кристаллов в светодиоде слева направо: 6,6,12.Как видно, на первых двух платах по одному токозадающему резистору, на последней 2 параллельных резистора. Доработка лампы осуществляется перепайкой резистора на большее сопротивление. Можно заранее узнать, какой ток будет при каком сопротивлении, найдя формулу в даташите. Например, для драйвера PT4515C приводится формула I=600mV/R. В центральной лампе установлен резистор 19,1 Ом, значит ток 600/19,1=31 мА. Если хотим понизить в 2 раза, то нужен резистор 600/15 мА=40 Ом. У правой лампы достаточно выпаять один из двух резисторов, также, как я показывал в прошлой статье на импульсном драйвере.
Снижения яркости, а, следовательно, и увеличения времени работы можно также добиться, как уже писал выше, включением лампы через плёночный конденсатор .
Схема с гасящим конденсатором.
Уходящий в прошлое тип светодиодных ламп. При определении типа схемы питания, эти лампы демонстрируют схожие особенности с лампами на линейном драйвере, но имеют сильные пульсации, хорошо заметные камерой смартфона. На плате нет стабилизирующих микросхем. Не работают, если включить через внешний диодный мост.
Немного об основах схемотехники светодиодных ламп
Судя по комментариям, многих людей интересуют не только параметры светодиодных ламп, но и теория их внутреннего устройства. Потому я решил немного поговорить об основах схемотехнических решений, чаще всего применяемых в этой области.
Итак, ядром и главным компонентом светодиодной лампочки является светодиод. С точки зрения схемотехники светоизлучающие диоды ничем не отличаются от любых других, разве только тем, что в смысле применения их как собственно диодов они обладают ужасными параметрами – очень маленьким допустимым обратным напряжением, относительно большой емкостью перехода, огромным рабочим падением напряжения (порядка 3.5 В для белых светодиодов – например, для выпрямительного диода это был бы кошмар) и т.д.
Однако мы понимаем, что главная ценность светодиодов для человечества состоит в том, что они светятся, причем порой достаточно ярко. Чтобы светодиод светился долго и счастливо, ему необходимо два условия: стабильный ток через него и хороший теплоотвод от него. Качество теплоотвода обеспечивается различными конструкционными методами, потому сейчас мы не будем останавливаться на этом вопросе. Поговорим о том, зачем и как современное человечество достигает первой цели – стабильного тока.
К слову, о белых светодиодахПонятное дело, что для освещения более всего интересны белые светодиоды. Делаются они на основе кристалла, излучающего синий свет, залитого люминофором, переизлучающим часть энергии в желто-зеленой области. На заглавной картинке хорошо видно, что токоведущие проволочки уходят в нечто желтое — это и есть люминофор; кристалл расположен под ним. На типичном спектре белого светодиода хорошо виден синий пик:
Спектры светодиодов с разными цветовыми температурами: 5000K (синий), 3700K (зеленый), 2600K (красный). Подробнее тут.
Мы уже разобрались, что в схемотехническом смысле светодиод отличается от любого другого диода только значениями параметров. Здесь надо сказать, что прибор это принципиально нелинейный; то есть, знакомому со школы закону Ома он совершенно не подчиняется. Зависимость тока от приложенного напряжения на таких устройствах описывается т.н. вольт-амперной характеристикой (ВАХ), причем для диода она носит экспоненциальный характер. Из этого следует, что самое незначительное изменение приложенного напряжения приводит к огромному изменению тока, но и это еще не все – при изменении температуры (а также старении) ВАХ смещается. Кроме этого, положение ВАХ слегка разное для разных диодов. Оговорю отдельно – не только для каждого типа, но для каждого экземпляра, даже из одной партии. По этой причине распределение тока через диоды, включенные параллельно, обязательно будет неравномерным, что не может хорошо сказаться на долговечности конструкции. При изготовлении матриц стараются либо использовать последовательное включение, что решает проблему в корне, либо выбирать диоды с примерно одинаковым прямым падением напряжения. Чтобы облегчить задачу, производители обычно указывают так называемый «бин» — код выборки по параметрам (по напряжению в том числе), в которую попадает конкретный экземпляр.
ВАХ белого светодиода.
Соответственно, чтобы все работало хорошо, светодиод необходимо подключать к устройству, которое вне зависимости от внешних факторов будет с высокой точностью автоматически подбирать такое напряжение, при котором в цепи протекает заданный ток (например, 350 мА для одноваттных светодиодов), причем контролировать процесс непрерывно. Вообще, такое устройство называется источником тока, но в случае светодиодов в наши дни модно употреблять заморское слово «драйвер». В целом, драйвером часто называют решения, главным образом предназначенные для работы в конкретном применении – например, «драйвер MOSFET» — микросхема, предназначенная для управления конкретно мощными полевыми транзисторами, «драйвер семисегментного индикатора» — решение для управления конкретно семисегментниками, и т.д. То есть, называя источник тока драйвером светодиодов, люди намекают, что этот источник тока по задумке предназначен именно для работы со светодиодами. Например, он может иметь специфичные функции – что-нибудь в духе наличия светового интерфейса DMX-512, определения обрыва и короткого замыкания на выходе (а обычный источник тока, вообще, должен без проблем работать и на короткое замыкание), и т.п. Тем не менее, понятия часто путают, и, например, называют драйвером самый обычный адаптер (источник напряжения!) для светодиодных лент.
Кроме того, устройства, предназначенные для задания режима осветительного прибора, часто называют балластом.
Итак, источники тока. Самым простым источником тока может быть сопротивление, включенное последовательно со светодиодом. Так делают при малых мощностях (где-то до полуватта), например, в тех же светодиодных лентах. С увеличением мощности потери на резисторе становятся слишком велики, а требования к стабильности тока повышаются, и потому возникает необходимость в более продвинутых устройствах, поэтичный образ которых я нарисовал выше. Все они строятся по одинаковой идеологии – в них имеется регулирующий элемент, контролируемый обратной связью по току.
Стабилизаторы тока разделяются на два типа – линейные и импульсные. Линейные схемы – родственники резистора (сам резистор и его аналоги также относятся к этому классу). Особого выигрыша в КПД они обычно не дают, зато повышают качество стабилизации тока. Импульсные схемы являют собой наилучшее решение, однако они сложнее и дороже.
Давайте теперь кратко пробежимся по тому, что в наши дни можно увидеть внутри светодиодных ламп или рядом с ними.
1. Конденсаторный балласт
Конденсаторный балласт являет собой развитие идеи насчет включения сопротивления последовательно со светодиодом. В принципе, светодиод можно подключить в розетку прямо так:
Встречновключенный диод необходим для того, чтобы не допустить пробоя светодиода в момент, когда сетевое напряжение сменит полярность – я уже упоминал, что светодиодов с допустимым обратным напряжением в сотни вольт не встречается. В принципе, вместо обратного диода можно поставить еще один светодиод.
Номинал резистора в схеме выше рассчитан для тока светодиода около 10 – 15 мА. Поскольку напряжение сети гораздо больше падения на диодах, последнее можно не учитывать и считать прямо по закону Ома: 220/20000
11 мА. Можно подставить пиковое значение (311 В) и убедиться, что даже в предельном случае ток диода не превысит 20 мА. Все выходит замечательно, кроме того, что на резисторе будет рассеиваться мощность около 2.5 Вт, а на светодиоде – около 40 мВт. Таким образом, КПД системы составляет порядка 1.5% (в случае одного светодиода будет еще меньше).
Идея рассматриваемого метода заключается в том, чтобы заменить резистор конденсатором, ведь известно, что в цепях переменного тока реактивные элементы обладают способностью ограничивать ток. Кстати, использовать дроссель тоже можно, более того, так делают в классических электромагнитных балластах для люминесцентных ламп.
Считая по формуле из учебника, легко получить, что в нашем случае требуется конденсатор емкостью 0.2 мкФ, либо катушка индуктивностью около 60 Гн. Здесь становится ясно, почему в подобных балластах светодиодных ламп никогда не встречаются дроссели – катушка такой индуктивности представляет собой серьезное и дорогое сооружение, а вот конденсатор на 0.2 мкФ добыть гораздо проще. Разумеется, он должен быть рассчитан на пиковое сетевое напряжение, причем лучше с запасом. На практике применяются конденсаторы с рабочим напряжением не менее 400 В. Немного дополнив схему, получаем то, что уже видели в предыдущей статье.
Лирическое отступление«Микрофарад» сокращется именно как «мкФ». Я останавливаюсь на этом потому, что достаточно часто вижу людей, пишущих в этом контексте «мФ», в то время как последнее — сокращение от «миллифарад», то есть 1000 мкФ. По-английски «микрофарад», опять же, пишется отнюдь не как «mkF», но, напротив, «uF». Это потому, что буква «u» напоминает букву "μ" с оторванным хвостиком.
Итак, 1 Ф/F = 1000 мФ/mF = 1000000 мкФ/uF/μF, и никак иначе!
Кроме того, «Фарад» — мужского рода, так как назван в честь великого физика-мужчины. Так что, «четыре микрофарада», но не «четыре микрофарады»!
Как я уже говорил, преимущество у такого балласта только одно – простота и дешевизна. Подобно балласту с резистором, здесь обеспечивается не слишком хорошая стабилизация тока, и, что еще хуже, присутствует значительная реактивная составляющая, что не особо хорошо для сети (особенно при заметных мощностях). Кроме того, при увеличении желаемого тока будет расти необходимая емкость конденсатора. Например, если мы хотим включить одноваттный светодиод, работающий при токе 350 мА, нам потребуется конденсатор емкостью около 5 мкФ, рассчитанный на напряжение 400 В. Это уже дороже, больше по габаритам и сложнее в конструкционном плане. С подавлением пульсаций здесь тоже все непросто. В целом можно сказать, что конденсаторный балласт простителен только для небольших ламп-маячков, не более того.
2. Бестрансформаторная понижающая топология
Это схемотехническое решение относится к семейству бестрансформаторных преобразователей, включающему в себя понижающую, повышающую и инвертирующую топологии. Кроме того, к бестрансформаторным преобразователям также относится SEPIC, преобразователь Чука и другая экзотика, вроде переключаемых конденсаторов. В принципе, драйвер светодиодов можно построить на основе любой из них, однако на практике в этом качестве они встречаются гораздо реже (хотя повышающая топология применяется, например, во многих фонариках).
Один из вариантов драйвера на основе бестрансформаторной понижающей топологии приведен на рисунке ниже.
В живой природе такое включение можно наблюдать на примере ZXLD1474 или варианта включения ZXSC310 (которая в исходной схеме включения, кстати, как раз повышающий преобразователь).
Здесь светодиод включается последовательно с катушкой. Схема управления отслеживает ток с помошью измерительного резистора R1 и управляет ключом T1. Если ток через светодиод падает ниже заданного минимума, транзистор открывается, и катушка с включенным последовательно с ней светодиодом оказывается подключенной к источнику питания. Ток в катушке начинает линейно нарастать (красный участок на графике), диод D1 в это время заперт. Как только схема управления регистрирует достижение током заданного максимума, ключ закрывается. В соответствии с первым законом коммутации катушка стремится поддержать ток в цепи за счет энергии, накопленной в магнитном поле. В этот момент ток протекает через диод D1. Энергия поля катушки расходуется, сила тока линейно убывает (зеленый участок на графике). Когда ток падает ниже заданного минимума, схема управления регистрирует это и снова открывает транзистор, подкачивая энергию в систему – процесс повторяется. Таким образом, ток поддерживается в заданных пределах.
Отличительная особенность понижающей топологии – возможность сделать пульсации светового потока сколь угодно малыми, поскольку в таком включении ток через светодиод никогда не прерывается. Путь приближения к идеалу лежит через увеличение индуктивности и повышение частоты коммутации (сегодня существуют преобразователи с рабочими частотами до нескольких мегагерц).
На основе такой топологии был сделан драйвер лампы Gauss, рассмотренной в предыдущей статье.
Недостатком метода является отсутствие гальванической развязки – когда транзистор открыт, схема оказывается напрямую соединенной с источником напряжения, в случае сетевых светодиодных ламп – с сетью, что может быть небезопасно.
3. Обратноходовый преобразователь
Несмотря на то, что обратноходовый преобразователь содержит нечто, похожее на трансформатор, в данном случае эту деталь правильнее называть двухобмоточным дросселем, поскольку ток никогда не течет через обе обмотки одновременно. В действительности по принципу действия обратноходовый преобразователь похож на бестрансформаторные топологии. Когда T1 открыт, ток в первичной обмотке нарастает, энергия в запасается в магнитном поле; при этом полярность включения вторичной обмотки сознательно подбирается такой, чтобы диод D3 на этом этапе был закрыт и тока на вторичной стороне не текло. Ток нагрузки в этот момент поддерживает конденсатор С1. Когда T1 закрывается, полярность напряжения на вторичной обмотке становится обратной (поскольку производная тока в первичной обмотке меняет знак), D3 открывается и накопленная энергия передается на вторичную сторону. В смысле стабилизации тока все то же самое – схема управления анализирует падение напряжения на резисторе R1 и подстраивает временные параметры так, чтобы ток через светодиоды оставался постоянным. Чаще всего обратноходовый преобразователь применяется при мощностях не более 50 Вт; далее он перестает быть целесообразным из-за возрастающих потерь и необходимых габаритов трансформатора-дросселя.
Надо сказать, что существуют варианты обратноходовых драйверов без оптоизолятора (например). Они полагаются на тот факт, что токи первичной и вторичной обмоток связаны, и при определенных оговорках можно ограничиться анализом тока первичной обмотки (или, чаще, отдельной вспомогательной обмотки) – это позволяет сэкономить на деталях и, соответственно, удешевить решение.
Обратноходовый преобразователь хорош тем, что он, во-первых, обеспечивает изоляцию вторичной части от сети (выше безопасность), а, во-вторых, позволяет относительно легко и дешево изготавливать лампы, совместимые со стандартными диммерами для ламп накаливания, а также устраивать коррекцию коэффициента мощности.
Лирическое отступление Обратноходовый преобразователь называется так потому, что изначально подобный метод применялся для получения высокого напряжения в телевизорах на основе электронно-лучевых трубок. Источник высокого напряжения был схемотехнически объединен со схемой горизонтальной развертки, и импульс высокого напряжения получался во время обратного хода электронного луча.Немного о пульсациях
Как уже было упомянуто, импульсные источники работают на достаточно высоких частотах (на практике – от 30 кГц, чаще около 100 кГц). Потому ясно, что сам по себе исправный драйвер не может быть источником большого коэффициента пульсаций – прежде всего потому, что на частотах выше 300 Гц этот параметр просто не нормируется, ну и, кроме того, высокочастотные пульсации в любом случае достаточно легко отфильтровать. Проблема заключается в сетевом напряжении.
Дело в том, что, разумеется, все перечисленные выше схемы (кроме схемы с гасящим конденсатором) работают от постоянного напряжения. Потому на входе любого электронного балласта прежде всего стоит выпрямитель и накопительный конденсатор. Предназначением последнего является питать балласт в те моменты, когда сетевое напряжение уходит ниже порога работы схемы. И здесь, увы, необходим компромисс – высоковольтные электролитические конденсаторы большой емкости, во-первых, стоят денег, а, во-вторых, занимают драгоценное место в корпусе лампы. Здесь же коренится причина проблем с коэффициентом мощности. Описанная схема с выпрямителем имеет неравномерное потребление тока. Это приводит к возникновению высших гармоник оного, что и является причиной ухудшения интересующего нас параметра. Причем чем лучше мы будем пытаться отфильтровать напряжение на входе балласта, тем более низкий коэффициент мощности мы получим, если не предпринимать отдельных усилий. Этим объясняется тот факт, что почти все лампы с низким коэффициентом пульсаций, которые мы видели, показывают очень посредственный коэффициент мощности, и наоборот (разумеется, введение активного корректора коэффициента мощности скажется на цене, потому на нем пока что предпочитают экономить).
для чего нужны конденсаторы в светильниках дневного освещения какую роль они играют можно ли обоитись без них
Остальные ответы
запуск реле
Для компенсации реактивной мощности.
На сколько мне известно конденсаторы в светильниках дневного света (люминесцентных) ставят для уменьшения мерцания света от них. Известно, что лампы дневного света мерцают с удвоенной частотой сети. Для сглаживания этого эффекта в светильниках с двумя и более лампами устанавливают фазосдвигающую цепочку с участием как раз этих конденсаторов. Получается так, что когда одна из ламп уменьшает яркость другая в этот момент светит на полную. Другими словами с таком случае они мерцают по очереди и общее мерцание уменьшается до минимума.
Светильники могут работать и без них, но будут сильно мерцать.
в современных лампах емкостные комплекты практически не встретишь, да и не нужны они-предназначены, верно выше сказано, для компенсации реактивной мощности, но экономия-копейки, а потери-рубли: емкостная схема в разы ненадёжнее, чем индуктивная, да и дроссели для индуктивного комплекта тоже работают куда стабильнее емкостных, да и деталей меньше-отсутствует конденсатор, что тоже повышает надёжность. По опыту, лампы перегорают чаще именно в емкостных комплектах, и при ремонте просто выкидываешь кондёр и сгоревший дроссель, устанавливаешь чисто индуктивную схему и всего делов. НО: дроссели не взаимозаменяемы! Если тип напр УБИ, (индуктивный) то УБЕ (емкостной) вместо него ставить нельзя, слишком разные характеристики, аналогично и более новые типы дросселей.
Зачем нужен конденсатор в люминесцентных лампах
Электромагнитный балласт
Электромагнитный балласт «1УБИ20» серии 110 завода ВАТРА, СССР.
Современный Электромагнитный балласт «L36A-T» завода Helvar, Финляндия.
Электромагнитный балласт представляет собой электромагнитный дроссель, подключаемый последовательно с лампой. Параллельно лампе подключается стартер, представляющий собой неоновую лампу с биметаллическими электродами и конденсатор. Дроссель формирует за счёт самоиндукции запускающий импульс, а также ограничивает ток через лампу. В настоящее время преимуществами электромагнитного балласта являются простота конструкции, надёжность и низкая стоимость. Недостатков же такой схемы достаточно много:
Конденсатор в светодиодной лампе зачем?
Голосование за лучший ответ так видимо получается постоянный ток, схема вообще капец))) Он обеспечивает необходимый ток через диоды. За счет емкостного реактивного сопротивления. Скорее всего в роли пассивного резистора.
Если драйвер есть, то он просто понижает напряжение, обеспечивая при этом ограничение тока. Если драйвера нет, просто ограничивает ток. он "гасит" лишнее напряжение Пропускает он тока столько, сколько нужно для свечения диода
Только он пленочный, а не керамический.
Ограничивает ток светодиодов.
вот типовая схема подобных простых ламп без драйвера. Здесь токоограничивающий элемент - вот этот конденсатор. Он обязательно должен быть неполярным, иметь допустимое напряжение не ниже 400в, а от емкости будет зависеть ток, который пойдет через светодиоды.
Почему не резистор? А резистор будет рассеивать активную мощность в тепло. И будет адски греться как печка.
Стартеры и конденсаторы для люминесцентных ламп
Зажигание свечения люминесцентных ламп, подключаемых к сети переменного тока с частотой 50 (60) Гц, осуществляется стартерами, установленными в системе электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры (ЭмПРА). Кроме стартера ЭмПРА содержит электромагнитный балласт (дроссель) и конденсатор.
Стартер для люминесцентных ламп представляет собой миниатюрную газоразрядную лампу с тлеющим разрядом. Он состоит из стеклянной колбы, заполненной инертным газом (гелий-водород или неон). Внутри колбы размещаются два электрода. В случае несимметричной конструкции стартера один электрод устанавливается неподвижным, а второй — подвижным. Подвижный электрод изготавливается из биметалла. Большее распространение получила симметричная конструкция стартера, с двумя подвижными биметаллическими электродами.
Принцип работы стартера
Напряжение зажигания стартера должно быть ниже номинального напряжения питающей сети, но выше рабочего напряжения свечения люминесцентной лампы. При подключении схемы запуска к питающей сети, практически все ее напряжение будет приложено к разомкнутым электродам стартера. Под действием этого напряжения в стартере происходит тлеющий разряд . Незначительный ток тлеющего разряда, от 20 до 50 мА, разогревает биметаллические электроды. В результате нагревания они изгибаются, замыкают электрическую цепь, и тлеющий разряд внутри стартера прекращается. Электрический ток по замкнутой контактами стартера цепи, проходит через последовательно соединенные дроссель и катоды люминесцентной лампы, вызывая их подогревание.
Величина тока предварительного подогревания катодов лампы, определяемая сопротивлением дросселя, в 1,5 — 2 раза превышает номинальный ток ее рабочего режима.
Время замкнутого состояния электродов стартера определяет длительность подогревания катодов лампы. В результате окончания тлеющего разряда стартера при замкнутых контактах, через определенное время происходит их остывание, разгибание и размыкание биметаллических электродов. Именно это разрывание электрической цепи приводит к возникновению импульса высокого напряжения дросселя, обладающего большой индуктивностью, и зажигает люминесцентную лампу.
Во время работы лампы, сила тока электрической цепи определяется номинальным рабочим током лампы, а падение напряжения питающей сети распределяется между дросселем и лампой на приблизительно равные части. Напряжение на стартере, подключенного параллельно лампе, становится недостаточным для образования тлеющего разряда, следовательно, электроды стартера остаются разомкнутыми в процессе свечения люминесцентной лампы.
Зажигание стартера
На устойчивость зажигания люминесцентной лампы существенное влияние оказывают продолжительность начального подогрева катодов и величина силы тока на них в момент размыкания электродов стартера. Недостаточная сила тока не вызывает в дросселе достаточной величины ЭДС электромагнитной индукции, необходимой для начала работы лампы. Поэтому, если первая попытка размыкания электродов стартера не приводит к зажиганию лампы, то этот процесс автоматически повторяется, пока лампа не засветится. Стандартное время зажигания лампы при электромагнитной системе запуска должно обеспечиваться за время до 10 секунд .
Конденсатор и его влияние на работу
Параллельно к стартеру подключается конденсатор, с емкостью от 0,003 до 0,1 мкФ. Его присутствие обусловлено необходимостью снижения амплитуды радиопомех, наблюдающихся в процессе замыкания и размыкания электродов стартера и лампы. Дополнительно, этот конденсатор снижает амплитуду и увеличивает длительность импульса напряжения, возникающего во время размыкания электродов. При отсутствии или обрыве стартерного конденсатора напряжение на катодах лампы во время размыкания быстро достигает нескольких киловольт, но длительность его воздействия уменьшается. Вероятность зажигания ламп в таких условиях резко уменьшается. Кроме того, подключение конденсатора к стартеру предотвращает сваривание его электродов , возникающее вследствие электрической дуги между ними в момент размыкания.
Конденсатор, компенсирующий индуктивные свойства дросселя, обеспечивает быстрое гашение искр.
Для полного исключения радиопомех, образующихся при зажигании люминесцентной лампы, рекомендуется параллельно лампе установить два, последовательно соединенных, конденсатора с емкостью 0,01 мкФ каждый, с заземлением средней точки.
Надежная работа стартерной системы зажигания лампы зависит от величины напряжения в электрической сети. При уменьшении напряжения возрастает время, затрачиваемое на нагревание биметаллических электродов. С уменьшением напряжения до значений ниже 80% от номинального, электроды стартера перестают контактировать и лампа не зажигается.
Срок службы и замена стартера
За время продолжительного срока службы стартера, напряжение образования тлеющего разряда внутри него снижается. При этом стартер может начать замыкать контакты электродов при работающей лампе, вызывая ее гашение. Размыкание электродов стартера, как положено, будет вызывать зажигание лампы. Таким образом, происходящий процесс приводит к миганию лампы. Если вовремя не произвести замену неисправного стартера, последствия такого процесса, кроме неприятных зрительных ощущений, приведут к порче лампы, перегреву и выходу из строя дросселя .
Широкий разброс длительности контактирования электродов стартеров зачастую не обеспечивает условий начального прогрева катодов ламп. Зажигание лампе, происходящее после нескольких попыток, снижает срок ее службы. Для снижения вероятности этих негативных явлений рекомендуется своевременно производить замену стартеров и их подбор в светильнике.
Стартер при изготовлении монтируется на диэлектрической панели с двумя контактными соединителями и помещается в пластмассовый или металлический корпус. В этом же корпусе размещается конденсатор небольшой емкости, подключенный параллельно контактам стартера.
Производители стартеров для люминесцентных ламп
Производителями разных стран и компаний выпускаются стартеры 20C-127, 80C-220, S10, S2, FS-2, FS-U, ST111, ST151. Зажигание ламп, подключаемых к сети переменного тока по одиночной или параллельной схеме производится при помощи стартеров, предназначенных для подключения мощных (от 4 до 80 Вт) ламп с напряжением 220 — 240 В (80С-220, S10, FS-U, ST111). В последовательной схеме подключения используются стартеры 20С-127, S2, FS-2, ST151, запускающие лампы мощностью от 2 до 22 Вт, с номинальным напряжением 110 — 130 В.
Стартеры Philips ( S 2, S 10, Нидерланды) изготавливаются в огнестойком поликарбонатном корпусе. Они характеризуются высокой надежностью, отсутствием содержания свинца, радиоактивных изотопов и имеют практичный дизайн. Они обеспечивают точное время начального нагрева катодов и достижения максимального напряжения для запуска ламп.
Стартеры Osram (ST 111, ST 151, Россия) обладают невозгораемым диэлектрическим корпусом из макролона и оснащаются фольговым рулонным конденсатором.
В обозначении стартеров, на корпусе обычно указывается номинальная мощность и рабочее напряжение зажигаемых ламп.
Для чего в лампе дневного света используется конденсатор?
Конденсатор большой ёмкости в вашем случае предназначен для сдвига по фазе пульсации второй лампы, чтобы не было стробоскопического эффекта. Устанавливается обычно в двухламповых светильниках. (Или с числом ламп кратно двум)Ёмкость конденсатора приблизительно 3-4 микрофарады. Можно не ставить, но будет здорово давить на глаза.
Во втором случае на схеме одна лампа, там очевидно что конденсатор не требуется.
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим комментировать в избранное ссылка отблагодарить Ким Чен Ын [412K] 3 года назадЯ так понял речь об люминисцентных лампах дневного света.
Что бы понять зачем нужен конденсатор, надо разобраться как всё это работает.
Напрямую от сети 220-ь Вольт лампа дневного света не заработает (не включится).
Для их запуска используется специальный пуско-регулирующий блок, аппаратуру (ПРА).
Данная аппаратура состоит из трёх составляющих (частей, элементов).
Дроссель конденсатор и стартер.
У каждого своё предназначение.
Конденсатор снижает помехи электродов стартера (во время их замыкания и размыкания).
Увеличивает длительность импульса при размыкании тех самых электродов.
Предотвращает "залипание" (спаивание) электродов, это происходит за счёт высокого импульсного напряжения.
Если это двухламповый светильник, то конденсатор предотвращает (точней снижает) пульсацию светового потока, за счёт сдвига фазы одной лампы относительно другой.
Конденсаторы для «чайников»
Если вы регулярно занимаетесь созданием электрических схем, вы наверняка использовали конденсаторы. Это стандартный компонент схем, такой же, как сопротивление, который вы просто берёте с полки без раздумий. Мы используем конденсаторы для сглаживания пульсаций напряжения/тока, для согласования нагрузок, в качестве источника энергии для маломощных устройств, и других применений.
Но конденсатор – это не просто пузырёк с двумя проводочками и парой параметров – рабочее напряжение и ёмкость. Существует огромный массив технологий и материалов с разными свойствами, применяемых для создания конденсаторов. И хотя в большинстве случаев для любой задачи сгодится практически любой конденсатор подходящей ёмкости, хорошее понимание работы этих устройств может помочь вам выбрать не просто нечто подходящее, а подходящее наилучшим образом. Если у вас когда-нибудь была проблема с температурной стабильностью или задача поиска источника дополнительных шумов – вы оцените информацию из этой статьи.
Начнём с простого
Лучше начать с простого и описать основные принципы работы конденсаторов, прежде чем переходить к настоящим устройствам. Идеальный конденсатор состоит из двух проводящих пластинок, разделённых диэлектриком. Заряд собирается на пластинах, но не может перетекать между ними – диэлектрик обладает изолирующими свойствами. Так конденсатор накапливает заряд.
Ёмкость измеряется в фарадах: конденсатор в один фарад выдаёт напряжение в один вольт, если в нём находится заряд в один кулон. Как и у многих других единиц системы СИ, у неё непрактичный размер, поэтому, если не брать в расчёт суперконденсаторы, о которых мы здесь говорить не будем, вы скорее всего встретитесь с микро-, нано- и пикофарадами. Ёмкость любого конденсатора можно вывести из его размеров и свойств диэлектрика – если интересно, формулу для этого можно посмотреть в Википедии. Запоминать её не нужно, если только вы не готовитесь к экзамену – но в ней содержится один полезный факт. Ёмкость пропорциональна диэлектрической проницаемости εr использованного диэлектрика, что в результате привело к появлению в продаже различных конденсаторов, использующих разные диэлектрические материалы для достижения больших ёмкостей или улучшения характеристик напряжения.
Паразитные индуктивность и сопротивление реального конденсатора
С использованием диэлектриков в конденсаторах есть одна проблемка, наряду с тем, что диэлектрик с нужными характеристиками обладает неприятными побочными эффектами. У всех конденсаторов есть небольшие паразитные сопротивление и индуктивность, которые иногда могут влиять на его работу. Электрические постоянные меняются от температуры и напряжения, пьезоэлектричества или шума. Некоторые конденсаторы стоят слишком дорого, у некоторых существуют состояния отказа. И вот мы подошли к основной части статьи, в которой расскажем о разных типах конденсаторов, и об их свойствах, полезных и вредных. Мы не будем освещать все возможные технологии, хотя большинство обычных мы опишем.
Алюминиевые электролитические
Алюминиевые электролитические конденсаторы используют анодно-оксидированный слой на алюминиевом листе в качестве одной пластины-диэлектрика, и электролит из электрохимической ячейки в качестве другой пластины. Наличие электрохимической ячейки делает их полярными, то есть напряжение постоянного тока должно прикладываться в одном направлении, и анодированная пластина должна быть анодом, или плюсом.
На практике их пластины выполнены в виде сэндвича из алюминиевой фольги, завёрнутой в цилиндр и расположенной в алюминиевой банке. Рабочее напряжение зависит от глубины анодированного слоя.
У электролитических конденсаторов наибольшая среди распространённых ёмкость, от 0,1 до тысяч мкФ. Из-за плотной упаковки электрохимической ячейки у них наблюдается большая эквивалентная последовательная индуктивность (equivalent series inductance, ESI, или эффективная индуктивность), из-за чего их нельзя использовать на высоких частотах. Обычно они используются для сглаживания питания и развязывания, а также связывания на аудиочастотах.
Танталовые электролитические
Танталовый конденсатор поверхностного размещения
Танталовые электролитические конденсаторы изготавливаются в виде спечённого танталового анода с большой площадью поверхности, на которой выращивается толстый слой оксида, а затем в качестве катода размещается электролит из диоксида марганца. Комбинация большой площади поверхности и диэлектрических свойств оксида тантала приводит к высокой ёмкости в пересчёте на объём. В результате такие конденсаторы выходят гораздо меньше алюминиевых конденсаторов сравнимой ёмкости. Как и у последних, у танталовых конденсаторов есть полярность, поэтому постоянный ток должен идти в строго одном направлении.
Их доступная ёмкостью варьируется от 0,1 до нескольких сотен мкФ. У них гораздо меньше сопротивление утечки и эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), в связи с чем они используются в тестировании, измерительных приборах и высококачественных аудиоустройствах – там, где эти свойства полезны.
В случае танталовых конденсаторов необходимо особенно следить за тем, чтобы они не вышли из строя — бывает, что в таком случае они загораются. Аморфный оксид тантала – хороший диэлектрик, а в кристаллической форме он становится хорошим проводником. Неправильное использование танталового конденсатора – например, подача слишком большого пускового тока может привести к переходу диэлектрика в другую форму, что увеличит проходящий через него ток. Правда, репутация, связанная с возгораниями, появилась у более ранних поколений танталовых конденсаторов, и улучшенные методы производства привели к созданию более надёжной продукции.
Полимерные плёнки
Целое семейство конденсаторов использует полимерные плёнки в качестве диэлектриков, а плёнка либо находится между витыми или перемежающимися слоями металлической фольги, либо имеет металлизированный слой на поверхности. Их рабочее напряжение может доходить до 1000 В, но высокими ёмкостями они не обладают – это обычно от 100 пФ до единиц мкФ. У каждого вида плёнки есть свои плюсы и минусы, но в целом всё семейство отличается более низкими ёмкостью и индуктивностью, чем у электролитических. Посему они используются в высокочастотных устройствах и для развязывания в электрически шумных системах, а также в системах общего назначения.
Полипропиленовые конденсаторы используются в схемах, требующих хорошей тепловой и частотной стабильности. Также они используются в системах питания, для подавления ЭМП, в системах, использующих переменные токи высокого напряжения.
Полиэстеровые конденсаторы, хотя и не обладают такими температурными и частотными характеристиками, получаются дешёвыми и выдерживают большие температуры при пайке для поверхностного монтажа. В связи с этим они используются в схемах, предназначенных для использования в некритичных приложениях.
Полиэтилен-нафталатовые конденсаторы. Не обладают стабильными температурными и частотными характеристиками, но могут выдерживать гораздо большие температуры и напряжения по сравнению с полиэстеровыми.
Полиэтилен-сульфидовые конденсаторы обладают температурными и частотными характеристиками полипропиленовых, и в дополнение выдерживают высокие температуры.
В старом оборудовании можно наткнуться на поликарбонатные и полистиреновые конденсаторы, но сейчас они уже не используются.
Керамика
История керамических конденсаторов довольно длинная – они использовались с первых десятилетий прошлого века и по сей день. Ранние конденсаторы представляли собою один слой керамики, металлизированной с обеих сторон. Более поздние бывают и многослойными, где пластины с металлизацией и керамика перемежаются. В зависимости от диэлектрика их ёмкости варьируются от 1 пФ до десятков мкФ, а напряжения достигают киловольт. Во всех отраслях электроники, где требуется малая ёмкость, можно встретить как однослойные керамические диски, так и многослойные пакетные конденсаторы поверхностного монтажа.
Проще всего классифицировать керамические конденсаторы по диэлектрикам, поскольку именно они придают конденсатором все свойства. Диэлектрики классифицируют по трёхбуквенным кодам, где зашифрована их рабочая температура и стабильность.
C0G лучшая стабильность в ёмкости по отношению к температуре, частоте и напряжению. Используются в высокочастотных схемах и других контурах высокого быстродействия.
X7R не обладают такими хорошими характеристиками по температуре и напряжению, посему используются в менее критичных случаях. Обычно это развязывание и различные универсальные приложения.
Y5V обладают гораздо большей ёмкостью, но характеристики температуры и напряжения у них ещё ниже. Также используются для развязывания и в различных универсальных приложениях.
Поскольку керамика часто обладает и пьезоэлектрическими свойствами, некоторые керамические конденсаторы демонстрируют и микрофонный эффект. Если вы работали с высокими напряжениями и частотами в аудиодиапазоне, например, в случае ламповых усилителей или электростатики, вы могли услышать, как «поют» конденсаторы. Если вы использовали пьезоэлектрический конденсатор для обеспечения частотной стабилизации, вы могли обнаружить, что его звук модулируется вибрацией его окружения.
Как мы уже упоминали, статья не ставит целью охватить все технологии конденсаторов. Взглянув в каталог электроники вы обнаружите, что некоторые технологии, имеющиеся в наличии, здесь не освещены. Некоторые предложения из каталогов уже устарели, или же имеют такую узкую нишу, что с ними чаще всего и не встретишься. Мы надеялись лишь развеять некоторые тайны по поводу популярных моделей конденсаторов, и помочь вам в выборе подходящих компонентов при разработке собственных устройств. Если мы разогрели ваш аппетит, вы можете изучить нашу статью по катушкам индуктивности.
Читайте также: