Импульсный свет

April 13, 2011 by admin Комментировать »

Слово ИМПУЛЬС происходит от латинского impulsus (удар, толчок, стремление, побуждение, побудительная причина). Зачем нужен импульсный свет? Вы наверняка видели работу фотовспышки, позволяющей делать фотографии при плохом освещении. Вспышки света могут применяться и для привлечения внимания окружающих к определенному месту, например, легко сделать периодически вспыхивающую звезду на елке. Многие уже видели в «деле» действие стробоскопической подсветки — на концерте, дискотеке или просто домашней вечеринке. Сробоскоп — световое устройство для получения стробоскопического эффекта. Суть его в том, что при импульсном освещении вращающегося объекта, например лопастей мотора или вентилятора, при определенной частоте вспышек нетруднодобиться иллюзии остановки вращения. Такой эффект наблюдается при совпадении частоты вспышек с частотой вращения (на этом принципе построен стробоскопический метод измерения скорости вращения). При освещении танцующих в затемненном помещении периодическими яркими вспышками движения кажутся как бы состоящими из отдельных, следующих одно за другим «застывших» забавных положений.

Во многих стробоскопах предусмотрена регулировка частоты вспышек. Их можно сделать соответствующими ритму музыки или же изменяющимися по случайному закону. Эту задачу выполняет либо сам операгор, либо же автоматическая схема. Еще лучше, когда имеются обе эти возможности.

Особенности импульсныхламп

Чем светить? Обычная лампа для эгих целей не подходит из-за своей инерционности. В таких случаях применяют специальные газоразрядные импульсные лампы. Импульсная лампа — источник света, предназначенный для получения кратковременных (длительностью в сотые доли секунды) световых вспышек высокой интенсивности (свет очень похож на вспышки молнии). Импульсные лампы выполнены так, чтобы спектр излучения был близок к солнечному свету (в них используется свечение низкотемпературной плазмы). Это позволяет применять такие лампы при плохом освещении для фотографирования, в метрологии, в качестве сигнальных огней спецтранспорта и многих других целей. Наши задачи как раз и относятся к этим другим применениям…

Импульсные лампы бывают стробоскопические (строботро- ны) и фотоосветительные. Такое разделение условное, так как связано только с основной областью применения и предельными режимами эксплуатации (лампы одинаковой конструкции часто взаимозаменяемы). Стробоскопические лампы отличаются от фотоосветительных мощностью, рассеиваемой без перегрева при непрерывной работе (т. е. при большем числе вспышек в секунду). Они не имеют инерции до частот 4…6 кГц. Фотоосветительный режим характеризуется значительно большей допустимой энергией одиночной вспышки, которая ограничивается только возможностью пропускать электродами лампы больших разрядных токов и теплостойкостью баллона.

Отечественная промышленность выпускает большой пере- ченьимпульсных фото- (ИФК-15/20/120/500/2000, ИФП-500/1500, ИФТ-200) и стробоскопических (ИСК-10/25/250, ИСП-10/25/70, ИСШ-100-1/100-2/100-3/500) ламп. Последняя цифра в обозначении указывает электрическую энергию вспышки в джоулях. При желании с их основными характеристиками вы сможете познакомиться в Интернете [1]. Параметры некоторых распространенных зарубежных импульсных ламп приведены в книге [2].

Несмотря на большой перечень импульсных ламп, для выполнения стробоскопа наиболее доступной (и дешевой) является фотолампа ИФК-120. Она имеег малые габаригы, гак как специально разрабатывалась для портативных переносных фогоосветителей, сигнализаторов и г. п. устройств (рис. 4.1). Эгими достоинствами и объясняется широкое применение данной лампы в различных pa-

Рис. 4.1. Расположение выводовулампы ИФК-120 (Э — электроды «+» и «», П — поджигатель) и ее обозначение на схеме

диолюбительских схемах (при выходе из строя лампу легко можно приобрести и заменить).

Для замены ИФК-120 вполне можно использовать ИСК-10 — она по своим размерам и техническим характеристикам наиболее близка. Обеим этим лампам для запуска не требуется на управляющем электроде напряжения более 1000 В.

Как работает импульсная лампа? Чтобы получить короткую (импульсную) вспышку, к электродам лампы, заполненной газом, подключен заряженный конденсатор. Расстояние между электродами лампы довольно большое и в исходном состоянии тока в цепи нет. Для начала ионизации внутреннего газа необходимо подать на управляющий электродэлекгрический потенциал. При эгом сопротивление между электродами лавинообразно уменьшаегся с бесконечно большого почги до нуля (за счет образования в баллоне плазмы) и конденсагор быстро разряжается.

Для пояснения, что подразумевается под электрической энергией разряда (той, что указана в табл. 4.1), можно вспомнить reope-

Таблица 4.1. Основные технические параметры импульсных ламп

Наименование

Значение для лампы

Единицы

параметра

ИСК-10

ИФК-120

ИФК-500

измерения

Напряжение зажигания, не выше

180

180

400

В

Напряжения самопробоя, не менее

1000

1000

3500

В

Световая энергия, не менее

36

3600

3600

лм ¦ с

Длительность светового импульса (вспышки)

200

1

0,008

мс

Рекомендуемая емкость конденсатора поджига

0,1

0,1

4

мкФ

Внутреннее сопротивление

0,8

0,8

4

Ом

Средняя рассеиваемая мощность

12

12

33

Вт

Минимальная наработка, не менее

(50)

10 000

10 000

импульсы излучения (часов)

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Энергия разряда электрическая

10

120

500

Дж

Емкость разрядного

питающего

конденсатора

220

2700 ±300

4000

мкФ

Напряжение на разрядном конденсаторе

300 +20

300 ±20

500

В

Интервал между импульсами излучения

1

10

15

с

Фактор нагрузки, не более

25

25

250

мкФ ¦ кВ

Примечание

1.        Фактор нагрузки — величина характеризует энергетические способности фотоосветительных ламп, под этим понимается соотношение:

л = ОЛ

где С — емкость разрядного конденсагора, мкФ; U ~ рабочее напряжение, кВ

2.        При увеличении фактора нагрузки более чем на 25% от предельно допустимы> параметров излучатель разрушается.

3.        Интервал между импульсами излучения может быть уменьшен пропорционально уменьшению фактора нагрузки на излучатель.

тическую формулу для определения запасенной на конденсаторе электрической энергии М(вджоулях):

Рис. 4.2. Патрон отлампы накаливания, на основе зажимов которого можно сделать держатель для лампы ИФК-120 (а) и стандартные зажимные клеммы (б), тоже пригодные для закрепления лампы

Выводы основных электродов зажимаются винтами между контактными поверхностями. Подать напряжение на поджигающий электрод проще всего при помощи провода с миниатюрным «крокодилом». Поджигающий электрод в ИФК-120 выполнен в виде полоски токопроводящей мастики на внутренней стороне колбы лампы. При работе, когда лампа нагревается, этот электрод со временем может трескаться и отслаиваться. Такую лампу часто удается восстановить при помощи обматывания колбы редкими витками тонкой медной проволоки диаметром 0,1…0,2 мм. Концы провода с обеих сторон припаиваются к перемычке поджигающего электрода.

При подключении силовых выводов лампы следует соблюдать полярность электродов, так как катод выполняется из специального более стойкого материала. У лампы ИФК-120 полярность электродов указана на обратной стороне металлической перемычки. В обратном включении лампа тоже работает, но при этом сокращается ее ресурс. Есть импульсные лампы, у которых нет маркировки знака напряжения, подаваемого на выводы. В этом случае при подключении можно ориентироваться на следующие признаки: анод часто выглядит как обычный стержень, а катод имеет ребристую поверхность.

Еще следует знать, что при монтаже не стоит касаться грязными руками баллона лампы при ее установке, а после закрепления излучатель должен быть закрыт прозрачным экраном, который защитит окружающих от осколков в случае разрушения баллона (предосторожность не помешает).

Чтобы увеличить интенсивность света, за лампой с обратной стороны часто размещается отражатель, в качестве которого вполне подойдет бытовая алюминиевая фольга. Это создает направ- ленностьлуча.

Источник: Радиолюбителям: полезные схемы. Книга 6. — M / СОЛОН-Пресс, 2005. 240 с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты