Принцип работы люминесцентной лампы со стартером и дросселем

Обновлено: 04.07.2024

Несмотря на бурное развитие полупроводниковых технологий, люминесцентные лампы (ЛЛ) используются широко. Один из основных узлов, обеспечивающих работу источников света этого типа, – стартер. В этой статье мы разберемся, что такое стартер для ламп, для чего он нужен и как работает.

Что такое стартер

Что это за устройство? Для чего стартер вообще нужен? Чтобы разобраться в этом вопросе, выясним, что такое люминесцентная лампа, как она работает и чем отличается от источников света других типов.

Схема включения люминесцентной лампы

Кратко рассмотрим принцип работы люминесцентной лампы. Конструктивно ЛЛ представляет собой стеклянную колбу в форме трубки, в концы которой запаяны два электрода. Трубка заполнена смесью инертных газов с примесью паров ртути. Изнутри она покрыта слоем люминофора – вещества, способного излучать видимый свет при облучении ультрафиолетом.

Конструкция люминесцентной лампы

На рисунке цифрами обозначены:

1 – электрод;
2 – металлическая ртуть;
3 – инертный газ;
4 – люминофор;
5 – стеклянная колба;
6 – двухштырьковый цоколь.

При подаче на электроды лампочки в колбе начинается тлеющий разряд, заставляющий атомы ртути излучать ультрафиолет. Последний воздействует на люминофор, заставляя его ярко светиться.

С первого взгляда все просто, на практике – сложнее. В холодной лампе практически вся ртуть сконденсирована в виде капелек, осевших на колбе. При этом сопротивление газовой среды между электродами настолько велико, что при подаче рабочего напряжения на лампу разряда не возникнет. Чтобы его создать, выполняют следующие условия:

Предварительно подогревают электроды, чтобы увеличить их способность излучать электроны.
Подают повышенное напряжение на электроды, достаточное для пробоя газового промежутка.

Эти задачи исполняет стартер с электромагнитным дросселем. Они являются обязательными элементами любого люминесцентного светильника. Взглянем на классическую схему подключения люминесцентной лампы со стартером и дросселем.

Схема светильника с ЛЛ

При включении светильника контакты стартера замыкаются. Начинается подогрев спиралей электродов, которые оказываются подключенными последовательно с дросселем к сети. Как только спирали разогреваются, стартер размыкает цепь. На электродах лампы за счет самоиндукции в дросселе появляется импульс высокого (800 – 1 000 В) напряжения, зажигающего лампу.

В трубке начинается разряд, который переводит ртуть в парообразное состояние. Это снижает сопротивление газового промежутка. Теперь ЛЛ функционирует при более низком напряжении – рабочем.

Электромагнитный дроссель кроме запуска лампы исполняет еще одну важную функцию. Благодаря большому реактивному сопротивлению он ограничивает ток через колбу ЛЛ, не давая тлеющему разряду перейти в неуправляемый дуговой. Поэтому дроссели называют балластами.

Устройство и принцип работы

Влияние стартера на люминесцентную лампу мы выяснили, осталось разобраться в принципе его работы. Откуда устройство знает, сколько времени греть спирали? Как определяет, что лампа зажглась и в нем больше не нуждается? Взглянем на конструкцию стартера.

По сути, это малогабаритная газоразрядная лампочка. Подали на нее определенное напряжение – в колбе начался тлеющий разряд, лампочка засветилась. Но эта лампочка имеет одну конструктивную особенность. Один из ее электродов выполнен в виде подвижной биметаллической пластины.

Устройство стартера для люминесцентной лампы

На схеме цифрами обозначены:

1 – электрод из биметалла;
2 – неподвижный электрод;
3 – стеклянная колба, заполненная неоном;
4 – выводы электродов;
5 – конденсатор;
6 – защитный кожух (корпус);
7 – цоколь.

Чтобы понять принцип действия стартера, вернемся к схеме подключения ЛЛ, приведенной выше. Итак, включаем светильник в сеть. На электродах лампы и стартере появляется сетевое напряжение. Его недостаточно для пробоя газового промежутка ЛЛ, и она не зажигается.

Для неоновой лампочки стартера этого напряжения достаточно для запуска. В ее колбе возникает тлеющий разряд, который начинает нагревать электроды. Выполненный из биметалла изгибается и замыкается со вторым, неподвижным. Лампочка стартера тухнет, а ток через его замкнутые контакты начинает течь через спирали ЛЛ, подогревая ее катоды.

Через некоторое время биметаллическая пластина остывает естественным образом и разгибается. Контакт между электродами стартера разрывается, ток в цепи прекращается. Дроссель за счет самоиндукции выдает импульс высокого напряжения, которое прикладывается к катодам люминесцентной лампы. Высоковольтный импульс зажигает в колбе ЛЛ разряд. На ее катодах устанавливается рабочее напряжение – 130-140 В.

Этого напряжения недостаточно для возникновения разряда в лампочке стартера, поскольку ее напряжение зажигания – 180-200 В (для стартеров на 220 В). Таким образом, если ЛЛ запустилась, стартер в дальнейшей ее работе не участвует. Если пуск был неудачным, стартер повторяет процесс розжига.

Для чего нужен конденсатор в схеме

На рисунке выше под номером 5 обозначен конденсатор. О нем мы не сказали. Что это за конденсатор и для чего он нужен? Этот элемент, присутствующий в любом газоразрядном стартере, выполняет функции искрогасящего. Обычно это бумажный или керамический высоковольтный прибор емкостью до 0,05 мкФ.

Искрогасящий конденсатор в стартере

Есть еще одна важная функция искрогасящего конденсатора. В момент размыкания электроды пускового устройства представляют собой натуральный искровой разрядник Попова, излучающий электромагнитные волны практически во всех диапазонах. В результате во время пуска люминесцентной лампы в громкоговорителях радиоприемников и звукоусилительной аппаратуры слышен треск, а на экранах телевизоров и мониторов наблюдается рябь. Конденсатор избавляет от всех этих неприятностей.

Не следует путать конденсатор, установленный в пусковом устройстве, с конденсатором, подключаемым параллельно светильнику. Они выполняют разные задачи.

Этот конденсатор уменьшает реактивную составляющую светильника

Как проверить работоспособность

Проверить исправность стартера для люминесцентной лампы просто. Его нужно включить в сеть через обычную лампу накаливания мощностью 20-60 Вт.

Схема проверки пускового устройства для ЛЛ

Если лампа накаливания периодически мигает, то стартер исправен. В противном случае пусковое устройство придется заменить.

Мощность лампы накаливания нужно выбирать из диапазона мощностей люминесцентных ламп, на работу с которыми рассчитано пусковое устройство.

Какие бывают стартеры для ламп

Как работает стартер, мы разобрались. Осталось выяснить, какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Прежде всего, необходимо знать, что кроме того пускового устройства, работу которого мы разобрали, существует еще один вид стартеров – электронные. Они выполняют те же задачи, но собраны на электронных компонентах – диодах, тиристорах, транзисторах, конденсаторах и т. п.

Электронный стартер

В чем отличие такого решения от классического с газоразрядной лампочкой? Вот основные преимущества электронной схемы:

Стоимость намного выше (до 10-20 раз) газоразрядного стартера. Так что смысл в замене газоразрядного пускового устройства на электронное не всегда есть.

Не следует путать электронный стартер с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА). Первый играет роль пускового устройства и работает с электромагнитным балластом. Второй совмещает балласт и схему пуска. Он используется взамен дросселя и стартера как их электронный аналог.

Теперь об общих отличиях всех стартеров независимо от их конструкции. Пусковые устройства для люминесцентных ламп различают по двум основным характеристикам.

По рабочему напряжению. Как мы выяснили, напряжение зажигания стартера должно быть ниже питающего светильник, но выше рабочего напряжения лампы. В противном случае лампа не запустится (напряжение сети ниже) или стартер не отключится после пуска ЛЛ (рабочее напряжение лампы выше).

Выпускаются стартеры на два рабочих напряжения – 220 и 110 В (обычно указываются в диапазоне 110-130 и 220-240 В). Первые используются с лампами на 220 В, вторые – с лампами на 110 В. Лампы на 110 В могут работать в сети 110 или 220 В. Во втором случае они включаются парой, причем для каждой лампы требуется свой стартер на 110 В.

Полезно! Согласно ГОСТУ ГОСТ 8799-90 (переиздание 2004 г.) стартеры выпускаются на напряжение 127, а не на 110 В.

Пусковое устройство для ламп 110 (слева) и 220 В

По мощности. Имеется в виду мощность ЛЛ, с которой будет работать устройство. Если мощность лампы выйдет из указанного на пусковом устройстве диапазона, то пуск ЛЛ будет ненадежным или не произойдет вовсе. Кроме того, чрезмерно мощная лампа сожжет контакты самого стартера. Обычно диапазон допустимых мощностей ламп указывается на корпусе стартера. К примеру, устройства, изображенные на фото выше, могут работать с ЛЛ мощностью от 4 до 22 Вт.

Есть и менее важные отличия – материал корпуса, влагозащита, устойчивость корпуса к УФ (актуально для уличных светильников), производитель и пр.

Расшифровка маркировки

[ХХ] – мощность лампы, для которой предназначен стартер, причем:
- 20, 80 – предельные значения мощностей ламп, для которых предназначен стартер, нижний предел мощности составляет 4 Вт;
- 65, 70, 85, 90, 125 – значения мощности лампы, для которой предназначен стартер.
Для примера на фото ниже изображены пусковые устройства, предназначенные для ламп мощностью 4-80 Вт и для рабочего напряжения 220 В.

Стартеры 80С-220-1 (слева) и 80С-220-2 ГОСТ 8799-90

Теперь о зарубежной маркировке. Компания OSRAM обычно маркирует свои стартеры буквами ST и трехзначным буквенным кодом.

Таблица маркировки наиболее популярных пусковых устройств для ЛЛ компании OSRAM

* для электронной модели.

Фирма Philips маркирует свои пусковые устройства символом S и цифровым кодом. К примеру, модификация S2 рассчитана на работу с лампами мощностью 4-22 Вт при напряжении 110 или 220 В. S10 предназначена для ламп мощностью 4-65 Вт при напряжении 220 В. Есть и более мощные приборы этой компании. К примеру, стартер S12 может работать с лампами мощностью 115-140 Вт при напряжении 220 В.

Пусковое устройство S12 компании Philips

Фирма Sylvania маркирует свои изделия символами FS с числовым кодом. Чем ниже число, тем большей мощности лампы могут подключаться.

Важно! При желании можно найти и другие маркировки. К примеру, COP или PBS.

Стартер все той же Sylvania с маркировкой PBS к содержанию ↑

Как подобрать стартер — практические примеры

Обратите внимание – именно лампы, а не светильника, поскольку существуют светильники с несколькими ЛЛ, но стартер мы выбираем именно для лампочки, а не для осветительного прибора.

Напряжение. Обычно производители не указывают рабочее напряжение на самой лампе, поэтому придется проявить смекалку. Смотрим наш светильник, если необходимо – снимаем защитное стекло и вычисляем рабочее напряжение источника света, ориентируясь на табличку ниже. Именно на такое напряжение и выбираем стартер.

Несмотря на распространение сберегающих и светодиодных источников, люминесцентные лампы продолжают оставаться популярным способом освещения. И, хотя принцип работы люминесцентной лампы и ее конструкция мало изменились с момента ее появления, схемы подключения периодически дорабатываются. Вспоминаем, как устроена лампа дневного света (ЛДС), разбираемся, как работает схема подключения, какой она бывает, и какую роль выполняет дроссель.

Разнообразие люминесцентных ламп

Устройство ЛДС

Прототип современных люминесцентных светильников был продемонстрирован публике в далеком 1938 году. Это произошло в Нью-Йорке, на Всемирной выставке, а разработчиком новшества выступила компания General Electric.

С тех пор трубчатые ЛДС превратились во второй по распространенности источник света. Конкуренция с более прогрессивной световой техникой не повлияла на их популярность, стоит только вспомнить, какое освещение используется в офисах и больницах, в общественных, промышленных и торговых помещениях.

Статистика утверждает, что ежегодное производство газоразрядных светильников превышает миллиард штук, а, например, в Японии их используется больше, чем всех остальных световых приборов, вместе взятых. Устройство люминесцентной лампы следует следующему принципу:
- Конструктивно прибор представляет собой герметичную стеклянную колбу. Чаще всего это продолговатый цилиндр, прямой или изогнутый в виде кольца или другой фигуры. Наружный диаметр трубки составляет 12, 16, 26 или 38 мм.
Схема работы ЛДС
- В процессе производства из колбы откачивают воздух, и заполняют пространство инертным газом и парами ртути. Внутреннюю поверхность стекла покрывают люминофором: веществом, способным преобразовывать поглощенную энергию в свет.
- В торцевые концы колбы впаивают электроды, изготовленные из вольфрамовой проволоки. С наружной стороны к электродам (они являются анодом и катодом) припаяны штырьки, на которые подается напряжение.
Принцип работы простой схемы с ЛДС

Понять, как работает люминесцентная лампа, можно, если рассмотреть простейшую схему ее подключения. Кроме самого устройства в схеме присутствуют еще три элемента: стартер, дроссель (пускорегулирующий аппарат) и емкость (пленочный конденсатор).

Чтобы пробить газовый промежуток в колбе, нужен стартовый высоковольтный разряд. Но спиральки внутри колбы не рассчитаны на прямое напряжение 220 В, и перегорят, если его подать. Поэтому на практике реализуется двухступенчатая (в логике работы) схема, состоящая из следующих элементов:
- Для получения стартового разряда нужен дроссель (балласт). Но он выполняет две функции: не только генерирующую пробивной импульс, но и ограничительную.
Простейшая схема подключения с дросселем
- Стартер работает на старте: он создает начальный импульс для дросселя, запускает лампу, а потом находится в неактивном состоянии; продолжает функционировать только лампа, дроссель и фильтрующая емкость.
- В результате электрического разряда в парах ртути образуется УФ-излучение. Оно попадает на люминофор, меняет спектр излучения и превращается в видимый свет.
- Когда на цепь подается сетевое напряжение (220 В), на входе его встречает конденсатор.
Дело в том, что дроссель при работе отдает в сеть электроэнергию, сдвинутую по фазе, которая отрицательно влияет на саму сеть (нагружает ее и создает помехи). Для этого в схему вводится конденсатор небольшой емкости, который компенсирует реактивную мощность, генерируемую дросселем, и сглаживает эти помехи.

Другими словами, для устойчивой работы люминесцентного источника схема должна обеспечить два условия: создать начальный пробивной импульс в колбе (запустить ее), а затем стабилизировать ток через колбу, чтобы тлеющий разряд не стал дуговым.

Схемы цепи с одной и двумя лампами

Подключение люминесцентной лампы с дросселем становится возможным в результате следующих процессов в цепи:
- Сетевое напряжение через внутреннюю спиральку колбы идет на стартер. Он в начальный момент не проводит ток (находится в разомкнутом состоянии).
- Затем на стартере образуется разность потенциалов (электрическая напряженность). Разомкнутые контакты внутри стартера начинают нагреваться и прерывисто контактировать друг с другом.
- Создается эффект, как будто установлен переключатель, который производит короткие импульсы, замыкающие цепь. На концах дросселя в таком прерывистом режиме (когда ток подается с перерывами) образуются всплески напряжения, по своей амплитуде превышающие сетевое напряжение.
- В момент разрыва стартера импульс высокого напряжения от дросселя идет не на стартер (там уже нет контакта), а попадает в лампу. Энергии импульса хватает, чтобы пробить газовый промежуток. При пробое напряжение резко уменьшается, а увеличивается ток, и лампа начинает светить.
Стартеры для пуска ЛДС на различные напряжения
- Выполнив первую задачу (обеспечив импульс высокого напряжения), дроссель начинает выполнять вторую. Когда лампа уже пробилась, ток начинает течь через колбу, минуя стартер.
- Лампе для работы нужно напряжение меньше, чем 220 в сети, и излишек оседает на дросселе. Он, как реактивный компонент схемы, переводит этот излишек не в тепло, а в электромагнитное поле, которое, по принципу трансформатора, создает электромагнитное сопротивление, и тем самым ограничивает силу тока в цепи.
Сравнение возможностей балластов разных типов

Ток, проходящий через ЛДС, регулируется с помощью балластов (пускорегулирующих аппаратов) двух типов:
- Электромагнитные (дроссельные) балласты, ЭмПРА. Аппарат представляет собой катушку (дроссель), использующую принцип электромагнитной индукции для сопротивления току.
- Электронные балласты, ЭПРА. Они ограничивают ток с помощью электронной схемы.
Перед тем, как подключить люминесцентную лампу к сети 220 вольт, нужно проанализировать возможности каждого устройства, чтоб выбрать наиболее подходящее. У дроссельных балластов выделяют следующие преимущества:
- ЭмПРА надежнее электронных аналогов.
- Они более привлекательны по цене.
Дроссель для ламп дневного света
- К устройству можно подключить два источника света половинной мощности.
Электронный балласт является более продвинутой технологией, поэтому он демонстрирует более длинный список плюсов:
- Более компактные габариты.
- Продленный срок эксплуатации (на 50% дольше, чем дроссельные аналоги).
- Запуск происходит мгновенно, без раздражающего глаза мерцания.
- После запуска лампа не мерцает частотой сети, работает бесшумно (катушка ЭмПРА гудит).
- В схеме с ЭПРА можно использовать диммер (устройство для плавной регулировки яркости освещения).
- Потребление энергии снижено на 20%, нагрев практически отсутствует при той же светоотдаче.
Однако все эти преимущества приходится оплачивать – как более ощутимым ценником, так и повышенной чувствительностью ЭПРА. Подключение люминесцентной лампы с дросселем оказывается более надежным и устойчивым во время работы; электронные аналоги уступают им по этому параметру. Кроме того, ЭПРА должны точно соответствовать характеристикам (мощности) лампы, но, с другой стороны, они нередко поддаются ремонту.

Ремонт ЭПРА можно выполнить самостоятельно

Балласты в разных схемах с ЛДС

Схема с двумя источниками света строится по тому же принципу; конденсатор и дроссель выполняют те же функции. Лампы подключаются последовательно, каждая оснащается стартером. При включении оба стартера начинают замыкаться и размыкаться. Дроссель создает общий импульс, который распределяется между лампами; происходит пробой, после чего лампы загораются.

Описанная схема является классической; она использует стартер и электромагнитный (стандартный) дроссель. Схема с электронным пускорегулирующим автоматом работает без стартера, но подходит не для всех моделей ламп.

В любом случае пред тем, как подключить люминесцентную лампу, необходимо удостовериться в правильности выбора балласта. У классического дросселя имеются следующие особенности:
- Устройство по мощности должно соответствовать лампе, то есть для ЛДС на 40 Вт приобретают такой же электромагнитный балласт.
- Некоторые разновидности дросселя можно использовать по-разному, например, для одной лампы на 36 Вт, или для двух ламп по 18 Вт. Такая возможность указывается в маркировке, расположенной на корпусе устройства.
Лампа, которая может работать только с дросселем
- Если дроссель рассчитан на работу с одной ЛДС, в схеме с двумя светильниками он не будет работать, или запустится, но работа будет нестабильной (даже если они соответствуют по мощности).
Электронные балласты содержат электронную схему, которая обеспечивает стартовый импульс для пробоя лампы, а после пробоя выполняет ограничительную функцию. Электронные дроссели имеют более сложное устройство, и полупроводники нередко выходят из строя. Поэтому старая схема на электромагнитном балласте часто оказывается более надежной.

Плюсы и минусы использования ЛДС

Повсеместное использование люминесцентных источников света объясняется следующими их сильными сторонами:
- Они превосходят лампы накаливания (сравнение идет именно с ними) по сроку эксплуатации (в 6-8 раз) и КПД (световой отдаче). Разница особенно ощутима для ЛДС последнего поколения: при мощности в 20 Вт они дают освещенность, как 100-ваттные лампочки накаливания.
- Световому потоку можно придавать разные оттенки или делать его рассеянным.
- Они обладают хорошим соотношением цена/качество и цена/продолжительность службы.
В то же время у люминесцентных источников света имеются и слабые стороны:
- Они нуждаются в более устойчивых условиях: качестве электропитания и балласта.
- Чтобы срок службы был продолжительным, следует ограничивать количество включений и выключений. Именно поэтому ЛДС выгодно использовать там, где свет нужен постоянно (в цеху, в аэропорту), и невыгодно там, где есть большой поток людей и установлены датчики движения.
- Использование ртути делает люминесцентные источники потенциально опасными во время эксплуатации и утилизации.
- Мерцание и неравномерный спектр некоторых моделей вызывает усталость глаз.
- Люминофор, покрывающий колбу изнутри, со временем деградирует, что оборачивается снижением КПД и изменением спектра.
- Для работы люминесцентных светильников необходимо дополнительное оборудование: шумный ЭмПРА или дорогой электронный балласт.
Ультрафиолетовые разновидности ЛДС

Подключение без стартера и/или балласта

Время от времени в старых лампах выходит из строя балласт и/или стартер, и тогда появляется закономерный вопрос, как подключить лампу дневного света без дросселя и стартера. Светильник можно вернуть к жизни, если в хозяйстве найдется паяльник, несколько диодов и конденсаторов.

На диодах собирается мост, который будет служить простейшим умножителем, способным увеличить напряжение в два раза. Существует несколько схем; величину напряжения подбирают на основе параметров лампы и сети. Интересно, что спирали в процессе зажигания не участвуют, поэтому схема подходит для ЛДС со сгоревшими спиралями.

Самодельное решение может сказаться на светоотдаче, или появится заметное мерцание, но для освещения, например, коридора или подсобного помещения это не критично. Самоделка может стать опасной для мастерской, если в ней расположен станок. Мерцание способно вызвать зрительную иллюзию: вращающиеся детали покажутся неподвижными, а это чревато несчастным случаем.

Коротко о главном

Лампы дневного света – экономный вариант освещения с несложной схемой подключения. Как все газоразрядные приборы, люминесцентные светильники нуждаются в дополнительных устройствах для включения в сеть, а запуск проводится с помощью стартового разряда.

В стандартную схему, кроме ЛДС, входит пускорегулирующий аппарат (балласт) и конденсатор. Балласты делятся на два типа: электромагнитные (дроссельные) и электронные; для цепи с дросселем нужен дополнительный элемент: стартер. Чтобы люминесцентная лампа работала без перебоев, важно подобрать балласт, соответствующий ей по параметрам.

Люминесцентные светильники основаны на свечении газового разряда в парах ртути. Излучение находится в ультрафиолетовом диапазоне и для его преобразования в видимый свет колба лампы покрыта слоем люминофора.

Принцип работы люминесцентного светильника

Особенность работы люминесцентных светильников заключается в том, что их нельзя напрямую подключать в сеть питания. Сопротивление между электродами в холодном состоянии большое, и величина тока, протекающего между ними, недостаточна для возникновения разряда. Для зажигания требуется импульс высокого напряжения.

Лампа с зажженным разрядом характеризуется низким сопротивлением, которое имеет реактивную характеристику. Для компенсации реактивной составляющей и ограничения протекающего тока последовательно с люминесцентным источником света включается дроссель (балласт).

Многим непонятно, для чего нужен стартер в люминесцентных лампах. Дроссель, включенный в цепь питания совместно со стартером, формирует импульс высокого напряжения для запуска разряда между электродами. Так получается потому, что при размыкании контактов стартера на выводах дросселя формируется импульс ЭДС самоиндукции величиной до 1кВ.

Для чего нужен дроссель

Использование дросселя для люминесцентных ламп (балласта) в цепях питания необходимо по двум причинам:
- формирование напряжения запуска;
- ограничение тока через электроды.
Принцип работы дросселя основан на реактивном сопротивлении катушки индуктивности, которой является дроссель. Индуктивное сопротивление вносит сдвиг фаз между напряжением и током, равный 90º.

Из того, что ограничивающей ток величиной, является индуктивное сопротивление, следует, что дроссели, предназначенные для ламп одной мощности, нельзя использовать для подключения более или менее мощных устройств.

В некоторых пределах возможны допуски. Так, ранее отечественная промышленность выпускала люминесцентные светильники с мощностью 40 Вт. Дроссель 36W для люминесцентных ламп современного производства можно без опасений использовать в цепях питания устаревших светильников и наоборот.

Отличия дросселя от ЭПРА

Дроссельная схема включения люминесцентных источников освещения отличается простотой и высокой надежностью. Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска.

В то же время схема имеет существенные недостатки, которые заставили искать новые решения включения ламп:

Классическое подключение через электромагнитный балласт — дроссель

Наиболее распространенная схема подключения люминесцентной лампы включает в себя дроссель и стартер, которые именуются электромагнитной пускорегулирующей аппаратурой (ЭмПРА). Схема представляет собой последовательную цепь: дроссель — нити накала — стартер.

В начальный момент включения через элементы цепи протекает ток, нагревающий нити накала лампы и одновременно контактную группу стартера. После нагрева контактов они размыкаются, провоцируя появление ЭДС самоиндукции на концах обмотки электромагнитного балласта. Высокое напряжение вызывает пробой газового промежутка между электродами.

Конденсатор малой емкости, подключенный параллельно контактам стартера, образует с дросселем колебательный контур. Такое решение повышает величину напряжения импульса запуска и снижает подгорание контактов стартера.

При появлении устойчивого разряда сопротивление между электродами на противоположных концах колбы падает и ток протекает по цепи дроссель-электроды. Ток в это время ограничен индуктивным сопротивлением дросселя. Электрод в стартере замыкается, стартер в это время в работе уже не участвует.

Если разряд в колбе не возник, процесс подогрева и поджига повторяется несколько раз. В это время возможно мерцание лампы. Если люминесцентная лампа моргает, но не загорается, то это может свидетельствовать о выходе ее из строя в результате снижения эмиссионной способности электродов или о пониженном напряжении питающей сети.

Подключение люминесцентных ламп с дросселем может дополняться конденсатором, который снижает искажения сети. Также конденсатор устанавливается в сдвоенных светильниках для взаимного сдвига фар между соседними лампами для визуального уменьшения эффекта мерцания.

Подключение через современный электронный балласт

В светильниках, использующих для работы электронную пускорегулирующую аппаратуру, схема включения люминесцентных ламп приведена на кожухе ЭПРА. Для правильного включения необходимо в точности следовать указаниям. При этом не требуется никакой регулировки. Правильно собранная схема при исправных элементах начинает работать сразу же.

Схема для последовательного подключения двух ламп

Люминесцентные лампы допускают последовательное включение двух осветительных устройств в одну цепь при наличии следующих условий:
- использование двух идентичных источников света;
- предназначенный для подобной схемы электромагнитный балласт;
- дроссель, рассчитанный на удвоенную мощность.
Преимущество схемы с последовательным включением заключается в использовании только одного тяжелого дросселя, но при неисправности в одной из лампочек или стартер светильник оказывается полностью неработоспособным.

Современные ЭПРА допускают включение только согласно приведенной схеме, но много конструкций рассчитано на включение двух ламп. При этом в схеме организовано два независимых канала формирования напряжения, поэтому двойной электронный балласт обеспечивает работоспособность одной лампы при неисправности или отсутствии соседней.

Подключение без стартера

Разработано несколько вариантов включения люминесцентных светильников без дросселя и стартера. Во всех используется принцип создания высокого напряжения запуска при помощи умножителя напряжения.

Многие из схем допускают работу с перегоревшими нитями накала, что позволяет использовать неисправные лампы. Некоторые решения используют питание постоянным током. Это приводит к полному отсутствию мерцания, но электроды при этом изнашиваются неравномерно. Это можно заметить по наличию темных пятен люминофора с одной из сторон колбы.

Некоторые электрики вместо стартера устанавливают отдельную кнопку запуска, но это подразумевает управление включением светильника при помощи выключателя и кнопки, что неудобно и чревато повреждением лампы при излишне длительном нажатии на кнопку из-за перегрева электродов.

Схемы включения люминесцентных светильников без использования стартера, если не считать ЭПРА, промышленностью не выпускаются. Это связано с их низкой надежностью, отрицательным влиянием на срок службы ламп, большими габаритами из-за наличия конденсаторов большой емкости.

Люминесцентные лампы или иначе дневного света, нашли широкое применение как в бытовых условиях, так и производственных. Основным их преимуществом, по сравнению с лампами накаливания, является большая площадь освещения и энергоэффективность. Люминесцентные светильники выпускаются различных видов и мощностей.

Хоть устройство является несложным и надёжным, всё равно возникают такие ситуации, когда светильник перестаёт светить. Чтобы разобраться в чём дело и провести ремонт своими руками, необходимо знать принцип работы этого осветительного прибора, и из каких частей он состоит.

Принцип работы и характеристики

Светильник представляет собой выполненную из стекла колбу прямоугольной формы. С двух сторон, в её торцы, запаиваются по паре электродов. Колба заполняется смесью инертного газа и паров ртути. При подаче на её выводы напряжения возникает тлеющий разряд. Электрод нагревается под действием проходящего через него тока и происходит пробой газа. В результате чего появляется ультрафиолетовое излучение.

Такое излучение не воспринимается человеческим глазом, поэтому на внутренние стенки колбы наносится слой люминофора. Этот материал, поглощая ультрафиолет, излучает видимый свет. Указанное явление получило название люминесценции, отсюда и название лампы. В зависимости от состава люминофора изменяется и оттенок свечения.

Основные характеристики, по которым оцениваются лампы, следующие:
- потребляемая мощность;
- эффективность светоотдачи;
- срок службы;
- экологичность;
- задержка включения;
- мерцания.
Само по себе устройство, включённое в сеть переменного напряжения, работать не сможет. Это связано с тем, что в начальный момент времени оно имеет большое сопротивление. Для появления в нём разряда потребуется кратковременно подать высокое напряжение. После того как возникнет разряд, появится отрицательное дифференциальное сопротивление, т. е. значение тока резко увеличиться, а величина напряжения уменьшится. Такое состояние приведёт к короткому замыканию и выходу лампы из строя.

Для того чтоб этого не происходило, совместно с лампами используются устройства, получившие название балласты. По принципу работы они представляют собой дроссель, подключаемый последовательно с устройством освещения. Используется два основных типа включения:
- с неоновым стартером и электромагнитным дросселем (ЭмПРА);
- с электронным дросселем (ЭПРА).
В большинстве светильников, изготовленных для использования ламп этого типа, уже устанавливаются такого вида балласты.

Электромагнитный дроссель

Состоит из самого дросселя и стартера. Стартер, в этом случае, это неоновая лампочка с параллельно подключённым к ней конденсатором. Выводы неонки выполняются из биметалла. Используя явление самоиндукции, при подаче напряжения, балласт формирует импульс порядка одного киловольта, и за счёт своего сопротивления ограничивает ток, протекающий через лампу.

Такая конструкция характеризуется простотой и хорошей безотказностью.

Электрически схема работает следующим образом. Ток, поступающий из промышленной сети, попадает через дроссель на катод лампы и вывод стартера. Цепочка протекания тока выглядит так: сеть — дроссель — катод — стартер — катод — сеть. Перед тем как произойдёт электрический пробой вся мощность магнитного поля, находящаяся в дросселе, попадает на вывод катода.

Стартер в это время находится в состоянии разрыва цепи. В момент пробоя, из-за того, что сопротивление лампы меньше чем стартера, ток потечёт по цепи: сеть — дроссель — катод — катод — сеть. Дроссель начинает выполнять функцию токоограничителя. Конденсатор С1 является компенсирующим конденсатором и применяется для увеличения коэффициента мощности.

Такая схема обладает рядом недостатков:
- длительный запуск;
- дополнительное потребление электроэнергии дросселем;
- может издавать звуковой фон;
- мерцание лампы с частотой 100 Гц;
- увеличенный вес и габариты.
Электронный дроссель

Основа работы предполагает использование высокочастотного сигнала до 133 кГц, что позволяет исключить мигание лампы в видимом спектре излучения. Существует две возможности реализации запуска:
1. Холодный. Позволяет осуществить включение без задержки. Такой способ запуска уменьшает время эксплуатации прибора.
2. Горячий. Включение осуществляет с прогревом катодов, время запуска составляет около секунды.
Напряжение из питающей сети поступает на диодный мост, состоящий из выпрямительных диодов D1-D4. Через сглаживающий конденсатор попадает на инвертор. Инвертор состоит из четырёх полевых транзисторов, включённых по мостовой схеме и трансформатора Tr. Трансформатор используется тороидального типа. Напряжение колебательного контура, находясь в резонансе, осуществляет пробой газовой среды. После пробоя, сопротивление источника света резко падает. За ним снижается и напряжение, до параметров, позволяющих поддерживать горение.

Нередко встречаются комбинированные способы запуска. В этом случае используется не только подогрев электродов лампы, но и то, что электрическая цепь является колебательным контуром. Резонанс, возникающий в этом контуре, приводит к росту разности потенциалов между выводами источника света. Это приводит к увеличению тока и скорости подогрева электродов. Из-за чего устройство включается сразу. Для того чтоб увеличить срок службы катодов подключается электронный прибор, позистор. Благодаря ему уменьшается добротность контура и ток нагрева уменьшается.

Причины неисправности

Причинами поломки могут быть две причины, это неисправность самой лампы или повреждение блока запуска.

Повреждение колбы может быть вызвано как механическим путём, так и благодаря деградации. Дело в том, что катоды выполнены из вольфрама, покрытого специальным материалом. При эксплуатации происходит постепенное выгорание этого материала, что нарушает формирование стабильного разряда. Материал представляет собой щёлочноземельный металл. После его значительного выгорания, происходит скачкообразное изменение разности потенциалов и схема управления начинает работать неправильно. Именно из-за выгорания и осыпания металла, происходит потемнение концов лампы.

Неисправности балластов в основном заключаются в повреждении стартера. При этом происходит короткое замыкание. А также могут выходить из строя активные элементы электрической сети и сам дроссель. При неисправном дросселе возрастает ток, из-за межвиткового замыкания, приводящий к расплавлению катодных площадок. Нередко происходит и пробой конденсатора, вслед которому перегорают переходы полевых транзисторов.

Проверка элементов лампы

Если после включения светильника лампочка работает неправильно, необходимо выяснить причину такого поведения. Перед тем как приступить к ремонту требуется убедиться, что причина неисправности именно в светильнике.

Проверяем присутствие напряжение и работоспособность выключателя. Это легко сделать, имея пробник наличия напряжения в электрической сети. Когда точно станет известно, что проблема в источнике света, в первую очередь потребуется выяснить какие элементы нуждаются в ремонте. Это может быть как сама колба, так и пусковое устройство.

Вот перечень основных неисправностей и причин вызвавших их.
1. Нет никакой реакции на включение. Требуется проверить лампу и дроссель, а также место крепления лампы в патроне.
2. Лампа не загорается в середине. Неисправен стартер или высоковольтный конденсатор.
3. Лампа не включается, слышен посторонний звук. Неисправность в дросселе.
4. Нарушение в оттенке свечения источника. Изменения в люминесцентном слое колбы.
5. При включении происходит мигание, эффект стробоскопа, запуска нет. Причиной может быть стартер или плохой контакт в патроне.
6. Устройство светит тускло и в оранжевом спектре. Нарушение герметичности колбы, лампу необходимо как можно быстрей утилизировать.
7. Края колбы чёрного цвета. Необходимо поменять лампу.
Проще всего можно осуществить проверку путём замены лампы и стартера на заведомо исправные. Проведение такой работы не должно составить труда. В случае если замены нет, придётся проверять исправность с помощью тестера. Если после замены лампа всё так же не работает, то поломка в дросселе.

Проверка дросселя

Первым сигналом, что неисправность в дросселе, будет периодическое моргание света лампы, или визуально можно будет наблюдать за распространением разряда в середине колбы. Для проверки нам понадобится любой мультиметр с функцией прозвонки или измерения сопротивления.

Переключив тестер в режим прозвонки, необходимо дотронутся щупами до выходов обмоток дросселя. Если на экране горит цифра один, или когда стрелочный прибор показывает бесконечность, то обмотка находится в обрыве. Сопротивление исправного дросселя составляет около 40 Ом. В случае отображения нулевого сопротивления или порядка нескольких Ом, делаем вывод, что произошло межвитковое замыкание.

Аналогично можно проверить на короткое замыкание стартер, конденсатор и другие электронные части схемы.

Необходимо отметить, что в случае замены дросселя своими руками необходимо обратить внимание на соответствие мощностей лампы и дросселя.

Проверка стартера

При этом используется ручное замыкание контактов через кнопку, т. е. имитация работы пускателя. Сначала замыкается кнопка S1, а далее включаем и через секунду отключаем линию кнопкой S2, т. е. имитируем работу стартера. В этом случае необходимо соблюдать осторожность, так как напряжение на кнопке будет превышать входное сетевое равное 220 в.

Проверка люминесцентной лампы

Саму лампу (колбу), можно проверить используя схему подключения без стартера или установкой её в исправный светильник.

В таком виде, схема позволяет использовать обычную лампочку накаливания в качестве ограничителя по току. Проверяемая лампа подключается последовательно с выпрямителем. Так как питание осуществляется с использованием постоянного тока, то это вызывает быстрый износ электродов. Хотя, в таком подключении яркость излучения будет заметно ниже, чем при нормальном включении, всё равно, возможно оценить состояние лампы. Мощность лампочки выбирается от 40 Вт, диоды и конденсаторы берутся с запасом по напряжению.

Используя тестер, можно убедиться в целостности контактной пары в самой колбе. Для этого необходимо замерить сопротивление между её выводами. В рабочем состоянии оно должно составлять порядка нескольких Ом.

Маркировка люминесцентных ламп

При замене люминесцентной лампы необходимо учитывать в первую очередь её параметры, они должны соответствовать используемому совместно с ним дросселю. Все источники света маркируются производителями, зная маркировку, несложно будет подобрать замену.

Параметры необходимые учитывать при выборе следующие:
- мощность;
- размер;
- тип цоколя;
- цветность света.
К сожалению, у производителей нет общего стандарта маркировки, чтоб получить представление о ней рассмотрим два примера.

Philips TL-D36/54—756 G13 T8, здесь:
- TL-D — обозначает тип лампы, в этом случае стандартная цветопередача.
- 36/54 — мощность источника, соответствует 36 Вт;
- 756 — цветовой код, где 7 цифра определяет степень цветопередачи, а число 56 цветовую температуру;
- G13 — тип цоколя, для используемого примера двухштырьковый.
- T8 — тип колбы.
Puritec HNS 18W T5 G5 Osram, здесь:

При проведении ремонта, нужно соблюдать технику безопасности. Важно помнить, что нанести вред здоровью может не только опасное для жизни напряжение, но и пары ртути содержащиеся в колбе как короткой, так и длинной.

Читайте также: