Proiect Sisteme de Iluminat Electrice

1. Obiective si scop. Prezentarea lampilor fluorescente.

Obiectivul proiectului este proiectarea unei surse de inaltă frecventă utilizand un invertor de tip Flyback cu izolare, pentru alimentarea unei lămpi fluorescente, avand următoarele caracteristici:

- tensiunea de alimentare: U1n = 9 Vcc

- tensiunea de iesire a transformatorului: U2 = 230 Vef

- puterea nominala a lămpii: Pn = 8 W

- frecventa de comutatie a tranzistorului BIPOLAR : f=41 KHz

- randamentul: ηT = 80%

- temperatura ambiantă: Θamb = 25 ºC

- umiditatea la 20 ºC: 80%

- presiunea atmosferica: 1 atm.

Se va considera variatia tensiunii U1 = (0.85 ÷ 1,1) U1n deoarece sursa de alimentare poate prezenta diferite nivele de incarcare.

Lămpile fluorescente sunt lămpi cu descărcare in vapori de mercur, cu sau fără adaosuri de gaze. Radiaţiile luminoase ale acestora sunt ob¬ţinute în cea mai mare parte nu datori¬tă fenomenului de descărcare ci celui de fluorescentă, produs de o substanţă (luminofor) plasată pe fata interioară a acestora.

Stratul de luminofor (care acoperă pereţii din sticlă la interior) are rolul de a realiza conversia energiei emise în spectrul UV, in energie în spectrul vi¬zibil, îndeplinind următoarele condiţii: randament bun al conversiei, transpa¬rentă la radiaţiile vizibile, rezistentă în timp la iradiere, rezistentă la şocuri de iradiere produse de conectări - deconectări frecvente. Compoziţia stratului de luminofor determină culoarea lămpii si totodată, valoarea indicelui de redadare a culorii.

Amorsarea descărcării se realizează la lămpile cu descărcare prin: supra¬tensiune (soc de tensiune), scăderea lentă, prin ionizare, a rezistentei mediu¬lui de descărcare sau prin combinarea celor două sisteme. Pentru stabilizarea descărcării este utilizat balastul. Acesta trebuie să indeplineascâ următoarele condiţii: să asi¬gure stabilizarea descărcării, să pre¬zinte un factor de putere ridicat, să ai¬bă un procentaj scăzut de armonici, să fie echipat cu sisteme de atenuare a paraziţilor radio sau TV, să prezinte o funcţionare silenţioasă într-un timp de viată cât mai îndelungat. Tipurile de balasturi clasice pot fi înlocuite cu unele electronice prevăzute cu conver¬tor de frecvenţă. Mă¬rirea frecvenţei conduce la eliminarea fenomenului de pâlpâire, caracteristic lămpilor cu descărcare alimentate în curent alternativ care se manifestă datorită variaţiei curentului alternativ, respectiv, trecerii sale prin zero de două ori Intr-o perioadă.

Culoarea aparentă si redarea culorilor. Gama de culori ale lămpilor fluores¬cente este foarte variată datorită diferi¬telor reţete de pulberi ale luminoforului. Temperatura de culoare variază intre 2700 si 6500 K. In general, alegerea temperaturii de culoare se face în funcţie de nivelul de iluminare recomandat si de destinaţia spaţiului de iluminat. Se pot obţine am¬biante calde la valori ale temperaturii de culoare de 2700...3000 K, ambiante neutre la valori de 3000...5300 K si am¬biante reci la valori de 5300...6500 K. Calitatea luminii este dată de posi¬bilitatea distingerii corecte a culorilor. Indicele de redare a culorii variază între valorile 60...98 în funcţie de fabricant şi de tipul de lampă.

Factorul de putere. Deoarece circuitul de alimentare a lămpii este inductiv (datorită balastului şi descărcării în arc) este necesară o îmbunătăţire locală a factorului de putere cu ajutorul unui condensator static.Valoarea factorului de putere amelio¬rat pentru sursele fluorescente montate in corpuri de ilumina! este, de regulă. 0,95.

Luminanta sursei. Are valori sub 3-1011 cd/rn^, ceea ce nu determină senzaţii supărătoare la privirea lor directă, in comparaţie cu cea a lămpii incandescente.

Deprecierea lămpii. Sfârşitul perioadei de funcţionare a unei lămpi este marcat de pornirea temporizată a acesteia si înnegrirea pereţilor tubului datorită evaporăm fila¬mentului. Acest proces de îmbătrânire a lămpii este accelerat de o insuficien¬tă preîncălzire a electrozilor sau de pu¬nerea si scoaterea în/din funcţiune re¬petată.

Deprecierea lămpii se datorează, în principal, stratului de luminofor care, datorită iradierii, devine mai puţin efi¬cace, procentul de radiaţii UV transfor¬mate în radiaţii vizibile fiind din ce în ce mai mic.

Reglarea fluxului lămpii fluorescente se realizează la lămpile fluorescente cu ajutorul unui sistem cu tiristor sau variator de frecvenţă.Reglarea fluxului lămpii, cu balast clasic, se poate face până la o valoare de 50 % din valoarea curentului elec¬tric din tub, valoare sub care descăr¬carea nu mai asigură căldura suficientă pentru electrozii lămpii. Cu regulatorul electronic de frecventă variabilă intensitatea curentului elec¬tric din lampă poate fi diminuat până la 10 % din valoarea nominală.

Schema de principiu de alimentare a unei lămpi fluorescente este dată în figura de mai jos :

fig. 1 Schema mono de principiu de alimentare a unei lampi fluorescente

Funcţionarea si legarea la reţea. In funcţie de tipul balastului, durata de funcţionare poate să fie: 6000 h, 7000 h putând ajunge până la 10000 h.

Fig.2 Schema de conexiuni mono a LF

2. Calculul de dimensionare al tranzistorului

2.1 Calculul parametrilor necesari pentru alegerea tranzistorului din catalog

Pentru calculul elementului de comutaţie se calculează perioada T:

T = = = 24.39* s

Raportul de transformare al transformatorului de inalta frecventa:

n = = = 0.039