Схема подключения люминесцентных ламп: подключаем люминесцентные лампы с дросселем

Варианты соединения светильника дневного света

Люминесцентные приборы освещения относятся к типу газоразрядных, заполняются инертным газов и ртутью. Колба всегда выполняется в виде цилиндра с диаметром 12-36 см. Цилиндр не всегда прямой (может иметь различную форму), но всегда имеет на концах стеклянные ножки с электродами, изготовленными из вольфрама. К электродам припаиваются штырьки цоколя.

Воздух из колб выкачивается и заменяется инертным газом и небольшой каплей ртути (до 30-и мг). Иногда вместо ртути используется его смесь с другими металлами (индием, висмутом). На электроды наносится активирующее вещество (оксид тория, кальция, стронция, бария).

При разряде создается фиолетовое излучение, обладающее большим объемом энергии. Оно превращается в видимое люминофорами. Ими покрываются внутренние поверхности трубок. Большинство производителей использует галофосфат кальция, в который добавлен марганец и сурьма. В процессе воздействия ультрафиолета получается белый свет различных оттенков.

Эффективность разряда зависит от температуры в колбе. Именно от ее уровня зависит диаметр и длина лампы. Это значит, что мощность прямо пропорциональна размерам колбы. Производители постоянно ищут способы уменьшения габаритов. Если просто сократить длину, температура прибора освещения будет слишком высокая, давление увеличится, световая отдача снизится.

Проблему решило появление люминофоров, выдерживающих повышенные электрические нагрузки. Диаметр трубок уменьшился до 12 мм, что дало возможность их многократно изгибать. Были разработаны компактные модели, по принципу работы не отличающиеся от габаритных линейных.

Лампы дневного света требуют установки в цепочку устройства для запуска. Существует множество схем для включения люминесцентных ламп, отличающихся по цене и используемым деталям. Чтобы понять принцип работы, перед выбором необходимо изучить все.

Главный элемент электромагнитного баланса – дроссель (своеобразный клапан), его мощность должна быть равна мощности светильника. Клапан при замыкании электродов ограничивает ток, создает уровень вольтажа, требуемый для пробоя инертного газа, поддерживает уровень разряда.

Кроме дросселя к цепочке подсоединяется стартер (неоновый источник света), питающийся от электросети сети с переменным напряжением. Его предназначение – включение прибора освещения. Для погашения искр и повышения качества неонового импульса в пускатель устанавливается небольшой конденсатор.

Пускатель подключается к контактам осветительного прибора параллельно. К свободным контактам подсоединяется дроссель, к питающим контактам – конденсатор, защищающий от помех сети и компенсирующий реактивную мощность.

Работа схемы ЭмПРА:

• после включения ток поступает (через дроссель) на нить накаливания, потом уходит через пускатель;
• контакты стартера и нить разогреваются;
• ток после соединения контактов пускателя увеличивается до 3-х раз;
• резкий скачек ускоряет разогрев электродов;
• прибор загорается, контакты пускателя размыкаются.

ЭмПРА – надежное и проверенное временем оборудование, простое в использовании и обладающее доступной ценой. Но эти приборы тяжелые, для включения светильника требуется 3 секунды, дроссель достаточно шумный, потребляет сравнительно большое количество энергии, эффективность работы снижается при минусовой температуре, светильник мерцает, что оказывает отрицательное воздействие на глаза.

Для подключения прибора с двумя лампами требуются 2 дросселя-клапана и 2 стартера.

https://www.youtube.com/watch?v=fShMPV3tTy8

Порядок подсоединения параллельно:

• параллельное присоединение к лампам стартеров;
• присоединение через конденсатор фазы к входу клапана;
• параллельное подключение лампочек к дросселю;
• соединение контактов, оставшихся свободными, с нулем.

При необходимости в подключении двух люминесцентных ламп к одному дросселю необходимо к торцевым штырям источников света подключить параллельно стартеры. Свободные контакты последовательно присоединяются к сети через дроссель. К лампочкам параллельно подключаются конденсаторы. Их предназначение – компенсация реактивной мощности и защита от помех, создаваемых электросетью.

Электронный балласт

ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат) считается самым удобным оборудованием для создания электрической схемы подключения люминесцентного светильника. Чаще всего помещается в цоколь и преобразует частоту 50Гц в 20-60 кГц, предотвращая мерцание.

Внешне ЭПРА – это небольшой блок, оснащенный клеммами. Детали, размещенные внутри, припаяны к печатной плате. Параметры деталей подбираются так, чтобы осветительный прибор загорался быстро. Несмотря на отсутствие пускателя больше ничего для работы осветительного прибора покупать не нужно.

Монтаж упрощает схема на обратной стороне блока. По ней можно определить, для какого количества лампочек прибор предназначен, какие технические характеристики у них должны быть. Два контакта ЭПРА присоединяются к одной из пар контактов лампочки, два остальных – к другой паре. К входу подключается питание.

Преимущества схемы ЭПРА:

• плавное включение благодаря бережному подогреву электродов;
• возможность использования при минусовых температурах;
• небольшие размеры;
• небольшой вес;
• надежность;
• низкое потребление энергии;
• способность подстроиться под характеристики источника света;
• увеличение срока эксплуатации осветительных приборов.

Через некоторое время после начала эксплуатации люминесцентным лампочкам необходимо повышение напряжения при включении. ЭПРА подстраивается под новые параметры и обеспечивает высокое качество освещения.

Умножитель напряжения – это одна (или несколько) цепочек, состоящих из конденсатора и диода. В период, когда диод открыт, конденсатор заряжается до установленного уровня, поэтому способен питать нагрузку. Если ее нет, накопленное напряжение сохраняется, диод больше не открывается, ток от источника питания ему не требуется.

При подключении люминесцентной лампочки напряжение в умножителе может превышать 1 кВ. Если его достаточно для запуска, источник света зажигается. Во время работы напряжение примерно 100 В, умножитель выполняет роль выпрямителя.

Подобные схемы люминесцентных осветительных приборов с конденсатором не подогревают катоды, не обеспечивают импульсы и синусоидальность тока, поэтому функциональность источника света снижается, он быстро выходит из строя. Чтобы собрать подобное устройство, требуется конденсатор с емкостью, достаточной для работы в бытовой электросети.

Умножитель напряжения может включить люминесцентный источник света без дросселя-клапана и стартера, но используется только с целью продлить срок службы сгоревших светильников.

Эта схема работает даже в том случае, если нити накала уже сгорели, так как выводы замыкаются между собой.

Диоды можно выбрать любые, единственное условие – обратное напряжение от 1000 В и ток, равный потребляемому источником света (не менее 0,5 А). Для конденсаторов напряжение такое же, емкость 1-2 мкФ.

Клапан и пускатель не требуется, если роль балласта выполняет лампочка накаливания или плата от компактного люминесцентного осветительного прибора (аналог ЭПРА небольшого формата).

Задача стартера – продлить время разогрева. Но он служит не долго, поэтому приходится решать проблему, как подключить лампу дневного света без этого элемента. Чаще всего стартер заменяется кнопкой, позволяющей сначала замкнуть цепь, а через 3 секунды разомкнуть.

Существуют светильники, конструкция которых требует подключения 2-х лампочек последовательно.

Порядок последовательного соединения:

• параллельное присоединение к лампам стартеров;
• подключение фазы (через конденсатор) к входу дросселя;
• последовательное подключение к сети (через дроссель-клапан) ламп;
• соединение контактов, оставшихся свободными, с нулем.

Стартеры нужно купить на 127 В.

Люминесцентные потолочные светильники используются в производственных помещениях, офисах, жилых домах. Они бывают одно-, двух- и четырехламповые, встроенные и накладные.

Конструкция 4 лампового светильника – это два двухламповых, соединенных параллельно, попарное соединение последовательное. Одна из лампочек оснащается фазосдвигающим конденсатором, предотвращающим мерцание. При необходимости дроссель можно заменить ЭПРА. Порядок соединения указан на корпусе блока.

Для компактных моделей не нужны ни дроссели, ни стартеры, так как они встроены в цоколь. По удобству использования они такие же, как лампочки накаливания.

Если используется дроссель, его мощность должна быть такая же, как у лампы. Для самостоятельного подключения лучше приобрести ЭПРА. Думать о том, как подключить люминесцентную лампу, будет не нужно. На корпусе имеется подробная схема соединения, что снижает вероятность ошибки. Дополнительное преимущество этого варианта – отсутствие мерцания.

Важно так же, что не нужно покупать что-то дополнительно. Все необходимые элементы включены в комплектацию поставки.

Подается питающее напряжение. В начальный момент электрический ток не протекает, так как среда обладает высоким сопротивлением. Ток движется по спиралям, нагревает их и подается на стартер. Появляется тлеющий разряд. После нагрева контактов биметаллические пластины замыкаются. Температура на биметаллической части падает и контакт в сети размыкается.

Это приводит к тому, что дроссель создает необходимый импульс в результате самоиндукции, и лампа начинает светить. Дуговой разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии, происходящей на на поверхности катода. Электроны разогреваются под действием тока, величину которого ограничивает балласт.

Свет появляется за счет того, что на лампу нанесено специальное вещество – люминофор. Он поглощает ультрафиолетовое излучение и дает свечение определенной гаммы. Цвет можно менять, нанося на колбу различные по составу люминофоры. Они могут быть из галофосфата кальция, ортофосфата кальция-цинка.

Преимущества и недостатки

Главным плюсом люминесцентных устройств будет высокая светоотдача и отличный уровень КПД. Они дают помещению хорошую яркость, которая не портит глаза, и исправно работают спустя долгие часы.

Различные цветовые температуры, похожие по оттенку на дневной свет, помогают выбрать необходимый светильник под разнообразные задачи и для помещений любого предназначения.

Свет от таких ламп будет рассеянным. Мягкое, приятное для глаз сияние испускается не только от нити из вольфрама, но и от всего сосуда лампочки сразу.

Это позволяет применять люминесцентное освещение не только для подсветки, но и для зонирования помещения.

Срок службы люминесцентных устройств будет в диапазоне от 10000 до 20 000 часов либо до 4 лет.

Главным большим недостатком лампочек будет высокая чувствительность к температурным скачкам. Уже при температуре −15 градусов изделие будет плохо работать. При высокой жаре лампочки перестают включаться и могут сильно перегреться.

Схемы со стартером

Независимо от победоносного «наступления» светодиодных ламп ведут, еще очень большое количество светильников с люминесцентными лампами будут работать, пока не выработают свой ресурс. Вдобавок на складах есть хороший запас ламп на смену вышедшим из строя. Скорее всего, переход на полностью светодиодное освещение займет не один десяток лет.

Для того чтобы понять для чего нужен дроссель стоит кратко рассмотреть устройство люминесцентной лампы, самый распространенный вид которой – это линейная люминесцентная лампа цилиндрической формы. Устройство люминесцентной лампы показано на следующем рисунке

Линейная люминесцентная лампа – это герметичный цилиндр из тонкого стекла (1) из которого выкачан воздух и закачан инертный газ (чаще всего это аргон) или смесь газов под давлением примерно 400 Па, что в 250 раз меньше атмосферного давления. Именно из-за сниженного давления лампа разбивается с характерным хлопком.

На торцах трубки есть стеклянные ножки (2) в которые вплавлены электроды (3) – по два с каждой из сторон. Между электродами размещается вольфрамовая спираль, которая покрыта специальным химическим соединением – сочетанием оксидов бария, стронция и кальция (BaO, SrO и CaO) и тугоплавкой присадки на основе циркония (ZrO₂ или MgZrO₃).

При нагреве этого состава свободные электроны разгоняются до таких скоростей, что способны покинуть кристаллическую решетку и «выпрыгнуть» в окружающее пространство. Такое явление называют термоэлектронной эмиссией, и оно широко используется как в люминесцентных лампах, так и в вакуумных электронных лампах.

https://www.youtube.com/watch?v=8fF5KQk4L2k

На концах трубки сделаны цоколи (5) с контактными штырьками (4) с помощью которых лампа подключается в светильнике. На внутреннюю поверхность колбы лампы нанесен люминофор (9) — галофосфаты кальция или ортофосфаты кальция-цинка. Если люминофор облучать ультрафиолетовым (невидимым для глаз и вредным) излучением, то он начинает излучать свет уже в видимом диапазоне. Именно от состава люминофора и зависит цветовая температура, спектр и цветопередача люминесцентной лампы.

Чтобы понять роль дросселя для люминесцентных ламп, надо посмотреть, как он устроен. Его еще могут называть балластом или ЭмПРА (электромагнитный пускорегулирующий аппарат). Конструктивно дроссель – это катушка индуктивности, намотанная на сердечнике из ферромагнитных сплавов. Он замкнутый подобный трансформаторному, но только с одной обмоткой, выполненной медным эмаль-проводом. Следующий рисунок наглядно показывает «внутренний мир» дросселя для люминесцентных ламп.

Сердечник дросселя не цельный, а набран из отдельных пластин. Это сделано для того, чтобы в нем не возникали под действием переменного магнитного поля вихревые токи Фуко, которые способны сильно разогреть и даже при определенных условиях расплавить металл. Рассмотрим, как подключается люминесцентная лампа, какие происходят процессы при ее запуске и горении и узнаем про роль дросселя в них.

Как видно из представленной принципиальной схемы дроссель подключается последовательно лампе. Параллельно лампе подключен стартер с конденсатором C2, а параллельно питающему напряжению также подключен конденсатор C1. Что происходит, когда на такую схему подают сетевое напряжение 220 В?

• Лампа в «холодном» состоянии не имеет в составе газов свободных зарядов, поэтому имеет очень высокое сопротивление. Поэтому, когда подают напряжение, ток через лампу не течет, а он начинает протекать по цепи стартера.

• Стартер представляет собой небольшую неоновую лампу (3), в колбе которой находятся пара электродов – один неподвижный (2), а другой подвижный (1) в виде биметаллической пластины. При нагреве она будет изгибаться и приходить в контакт с неподвижным электродом. Каждая из люминесцентных ламп должна иметь свой стартер, подключаемый ей параллельно. Если светильник двухламповый, то он может иметь один дроссель, но стартер индивидуален для каждой. Двухламповый светильник подключают по следующей схеме.

• Из данной схемы видно, что дроссель имеет мощность – не менее, чем сумма мощностей люминесцентных ламп, а стартеры рассчитаны на напряжение не 220 В, а на 127 В, так как лампы включены последовательно. Очень распространенная ошибка при монтаже люминесцентных светильников – это включение не соответствующего стартера. Рабочее напряжение и мощность подключаемых ламп всегда указывается на корпусе стартера.

• При подключении люминесцентного светильника к сети ток начинает протекать через дроссель, далее через одну из спиралей катода лампы, затем через тлеющий разряд стартера, потом через спираль другого катода лампа и далее уходить в сеть. Величина силы тока в этом случае небольшая (примерно 30—50 мА). Этого недостаточно для разогрева спиралей катодов, но вполне хватает для поддержания тлеющего разряда стартера, который будет подогревать электроды.
• Биметаллический электрод в стартере от нагрева изгибается, приходит в контакт с неподвижным электродом. Ток в цепи резко возрастает до примерно 600 мА, так как он будет определяться только сопротивлением дросселя и спиралей катодов лампы. Тлеющий разряд в колбе стартера гаснет и электроды остывают, так как сопротивление контакта ничтожное. Возросший ток приведет к тому, что спирали в лампе нагреются (за 1—2 секунды до 800 °С), при этом интенсивно испуская электроны из-за явления термоэлектронной эмиссии. В результате возле катодов лампы образуется «электронный газ», который будет способствовать пробою и зажиганию разряда.
• После остывания электродов в колбе стартера биметаллический электрод размыкается и здесь начинается самое интересное. Благодаря явлению самоиндукции при разрыве цепи в дросселе наводится ЭДС (электродвижущая сила) самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока в цепи. Причем наводимая ЭДС совпадает по фазе с ЭДС сети, что приводит к резонансному ее скачку до значений выше 1 тысячи вольт, а это вызывает «пробой» газа в колбе лампы и зажигание дуги.

• Высоковольтный импульс возникшей ЭДС самоиндукции очень непродолжителен по времени, которого может не хватить на запуск лампы. Кроме этого, этот импульс может спровоцировать искровой дуговой разряд в стартере. Для предотвращения этого параллельно лампе стартера установлен конденсатор (C2 на первой схеме). Другой его задачей является увеличение временного промежутка действия ЭДС самоиндукции. Конденсатор, заряжаясь проводит переменный электрический ток, а напряжение на его пластинах возрастает постепенно. Как только напряжение на электродах конденсатора достигнет определенного порогового значения – происходит возникновение дугового разряда в лампе, но искрения электродов стартера при этом не будет.
• Возле катодов лампы присутствуют эмитированные при разогреве спиралей электроны. Когда на лампе появляется повышенное напряжение, электроны приходят в движение, разгоняются до больших скоростей и при столкновении с атомами инертного газа «выбивают» с внешней орбиты электроны. Образуется большое количество электронов и положительно заряженных ионов инертного газа. Этот процесс ударной электронной ионизации лавинообразно нарастает и в колбе лампы начинает протекать переменный электрический ток.

• Разогнанные электроны сталкиваются в том числе и с атомами ртути, при этом происходит их «возбуждение». Электроны с внутренних орбит после получения «порции» кинетической энергии от «бомбардировки» переходят на внешние орбиты. Но в таком состоянии атом не может существовать долго, поэтому электроны возвращаются на свои «родные» орбиты, но при этом выделяют энергию в виде квантов ультрафиолетового излучения, которые облучают люминофор, а он уже излучает свет в видимом диапазоне.
• С появлением электрического разряда в колбе лампы резко падает ее электрическое сопротивление. Если этот процесс оставить бесконтрольным, то это приведет к росту тока до недопустимых величин. Ток ограничивает именно дроссель, который имеет и активное (оно незначительное) и реактивное сопротивление. Так как сопротивление лампы падает, то падение напряжения на ней будет недостаточное для того, чтобы в стартере зажегся тлеющий разряд. Специалисты говорят, что лампа шунтирует стартер. Поэтому во время работы исправной лампы он бездействует.
• Конденсатор C1, подключенный параллельно питающему напряжению, служит для того, чтобы компенсировать реактивную мощность дросселя, так как ток отстает по фазе от напряжения на определенную величину, характеризуемую коэффициентом мощности (cosφ), который указывается на дросселе. О правилах подбора конденсатора C1 мы расскажем ниже.

• Если отключить напряжение питания на светильнике, то разряд в лампе погаснет, все ионизированные атомы опять обретут свои электроны и станут нейтральными – произойдет рекомбинация. Сопротивление в колбе лампы опять вырастет и для ее запуска опять нужно задействовать стартер и дроссель.

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Характеристики

Основные параметры люминесцентных ламп:

• спектр мощности лампочки — от 10 до 90 ватт (для бытового пользования);
• среднее напряжение — 220 и 127 В;
• температура плавления вольфрама — 6000К;
• световой луч — может превышать 100 Лм/1Вт;
• параметры цоколя — 1E14 и стандарт E27;
• размер сосуда — 14, 18, 28, 38мм;
• срок эксплуатации — от 10000 до 35000 часов;
• КПД свыше 20%.

Использование электромагнитного балласта (ЭмПРА)

Особенности схемы

В соответствии с этой схемой в цепь включается дроссель. Также в составе схемы обязательно присутствует стартер.

Последний представляет собой маломощный неоновый источник света. Устройство оснащено биметаллическими контактами и питается от электросети с переменными значениями тока. Дроссель, стартерные контакты и электродные нити подключаются последовательно.

Вместо стартера в схему может включаться обыкновенная кнопка от электрозвонка. В данном случае напряжение будет подаваться путем удерживания кнопки звонка в нажатом положении. Кнопку нужно отпустить после зажигания светильника.

Порядок действия схемы с балластом электромагнитного типа выглядит следующим образом:

• после включения в сеть, дроссель начинает накапливать электромагнитную энергию;
• через стартерные контакты обеспечивается поступление электричества;
• ток устремляется по вольфрамовым нитям нагрева электродов;
• электроды и стартер нагреваются;
• происходит размыкание контактов стартера;
• аккумулированная дросселем энергия высвобождается;
• величина напряжения на электродах меняется;
• люминесцентная лампа дает свет.

В целях повышения показателя полезного действия и уменьшения помех, возникающих в процессе включения лампы, схема комплектуется двумя конденсаторами. Один из них (меньший) размещается внутри стартера. Его главная функция заключается в погашении искр и улучшении неонового импульса.

Среди ключевых преимуществ схемы с балластом электромагнитного типа можно выделить:

• надежность, проверенную временем;
• простоту;
• доступную стоимость.
• Недостатков, как показывает практика, больше, чем преимуществ. Среди их числа нужно выделить:
• внушительный вес осветительного прибора;
• продолжительное время включения светильника (в среднем до 3 секунд);
• низкую эффективность системы при эксплуатации на холоде;
• сравнительно высокое потребление энергии;
• шумную работу дросселя;
• мерцание, негативно воздействующее на зрение.

Порядок подключения

Подсоединение лампы по рассмотренной схеме выполняется с задействованием стартеров. Далее будет рассмотрен пример установки одного светильника с включением в схему стартера модели S10. Это современное устройство имеет невозгораемый корпус и высококачественную конструкцию, что делает его лучшим в своей нише.

Главные задачи стартера сводятся к:

• обеспечению включения лампы;
• пробою газового промежутка. Для этого цепь разрывается после довольно длительного нагрева электродов лампы, что приводит к выбросу мощного импульса и непосредственно пробою.

Дроссель используется для выполнения таких задач:

• ограничения величины тока в момент замыкания электродов;
• генерации напряжения, достаточного для пробоя газов;
• поддержания горения разряда на постоянном стабильном уровне.

В рассматриваемом примере подключается лампа на 40 Вт. При этом дроссель должен иметь аналогичную мощность. Мощность же используемого стартера равна 4-65 Вт.

Подключаем в соответствии с представленной схемой. Для этого делаем следующее.

Первый шаг

Параллельно подключаем стартер к штыревым боковым контактам на выходе люминесцентного светильника. Эти контакты представляют собой выводы нитей накаливания герметичной колбы.

Второй шаг

На оставшиеся свободными контакты подключаем дроссель.

Третий шаг

К питающим контактам подключаем конденсатор, опять-таки, параллельно. Благодаря конденсатору будет компенсироваться реактивная мощность и уменьшаться помехи в сети.

Особенности схемы

Современный вариант подключения. В схему включается электронный балласт – это экономное и усовершенствованное устройство обеспечивает гораздо более длительный срок службы люминесцентных ламп по сравнению с вышерассмотренным вариантом.

В схемах с электронным балластом люминесцентные лампы работают на повышенном напряжении (до 133 кГц). Благодаря этому свет получается ровным, без мерцаний.

Современные микросхемы позволяют собирать специализированные пусковые устройства с низким энергопотреблением и компактными размерами. Это дает возможность помещать балласт прямо в цоколь лампы, что делает реальным производство малогабаритных осветительных приборов, вкручивающихся в обыкновенный патрон, стандартный для ламп накаливания.

При этом микросхемы не только обеспечивают светильники питанием, но и плавно подогревают электроды, повышая их эффективность и увеличивая срок службы. Именно такие люминесцентные лампы можно использовать в комплексе с диммерами – устройствами, предназначенными для плавного регулирования яркости света лампочек. К люминесцентным лампам с электромагнитными балластами диммер не подключишь.

По конструкции электронный балласт является преобразователем электронапряжения. Миниатюрный инвертор трансформирует постоянный ток в высокочастотный и переменный. Именно он и поступает на нагреватели электродов. С повышением частоты интенсивность нагрева электродов уменьшается.

Включение преобразователя организовано таким образом, чтобы сначала частота тока находилась на высоком уровне. Люминесцентная лампочка, при этом, включается в контур, резонансная частота которого значительно меньше начальной частоты преобразователя.

Далее частота начинает постепенно уменьшаться, а напряжение на лампе и колебательном контуре увеличиваться, за счет чего контур приближается к резонансу. Интенсивность нагрева электродов также увеличивается. В какой-то момент создаются условия, достаточные для создания газового разряда, в результате возникновения которого лампа начинает давать свет. Осветительный прибор замыкает контур, режим работы которого при этом изменяется.

При использовании электронных балластов схемы подключения ламп составлены так, что у регулирующего устройства появляется возможность подстраиваться под характеристики лампочки. К примеру, спустя определенный период использования люминесцентные лампы требуют более высокого напряжения для создания начального разряда. Балласт сможет подстроиться под такие изменения и обеспечить необходимое качество освещения.

Таким образом, среди многочисленных преимуществ современных электронных балластов нужно выделить следующие моменты:

• высокую экономичность эксплуатации;
• бережный прогрев электродов осветительного прибора;
• плавное включение лампочки;
• отсутствие мерцания;
• возможность использования в условиях низких температур;
• самостоятельную адаптацию под характеристики светильника;
• высокую надежность;
• небольшой вес и компактные размеры;
• увеличение срока эксплуатации осветительных приборов.

Недостатков всего 2:

• усложненная схема подключения;
• более высокие требования к правильности выполнения монтажа и качеству используемых комплектующих.

Электронный балласт для люминесцентных ламп

Все недостатки описанной выше схемы стимулировали изыскания. В результате была разработана схема электронного балласта. Она которая подает не сетевую частоту в 50Гц, а высокочастотные колебания (20-60 кГц), тем самым убирая очень неприятное для глаз мигание света.

Один из электронных балластов — ЭПРА

Выглядит электронный балласт как небольшой блок с выведенными клеммами. Внутри находится одна печатная плата, на которой собрана вся схема. Блок имеет небольшие габариты и монтируется в корпусе даже самого небольшого светильника. Параметры подобраны так, что пуск происходит быстро, бесшумно. Для работы больше никаких устройств не надо. Это так называемая безстартерная схема включения.

На каждом устройстве с обратной стороны нанесена схема. По ней сразу понятно, сколько ламп к нему подключается. Информация продублирована и в надписях. Указывается мощность ламп и их количество, а также технические характеристики устройства. Например, блок на фото выше обслуживать может только одну лампу. Схема ее подключения есть справа. Как видите, ничего сложного нет. Берете провода, соединяете проводниками с указанными контактами:

• первый и второй контакты выхода блока подключаете к одной паре контактов лампы:
• третий и четвертый подаете на другую пару;
• ко входу подаете питание.

Все. Лампа работает. Ненамного сложнее схема включения двух люминесцентных ламп к ЭПРА (смотрите схему на фото ниже).

ЭПРА для двух ламп дневного света

Преимущества электронных балластников описаны в видео.

Такое же устройство вмонтировано в цоколь ламп дневного света со стандартными патронами, которые еще называют «экономлампами». Это аналогичный осветительный прибор, только сильно видоизмененный.

Это тоже люминесцентные лампы, только форма другая

Стандартная схема с использованием электромагнитного балласта была придумана в 1934 году американцами, и в 1938 уже повсеместно использовалась в США. Она проста и включает в себя помимо лампы дроссель, стартер и конденсатор.

Дроссель представляет собой индуктивное сопротивление и может накапливать ЭДС самоиндукции. Стартер — это небольшая неоновая лампочка, имеющая биметаллический контакт и конденсатор. Конденсатор стартера служит для подавления радиопомех, а параллельный дросселю для коррекции мощности.

После включения в сеть ток течет через дроссель на спираль лампы, потом через стартер на вторую спираль. Дроссель начинает накапливать электрический заряд. По схеме вначале течет слабый ток, ограниченный сопротивлением стартера. Контакты стартера нагреваются и замыкаются. Ток в схеме резко возрастает, но его безопасную величину обеспечивает дроссель.

Поэтому дроссель и называют – пускорегулирующий аппарат. Большой ток позволяет спиралям разогреть газ в колбе. В это время, контакты стартера остывают и размыкаются, через стартер ток уже не течет. Но дроссель успел накопить энергию и уже отдает ее на спирали лампы. Она начинает светиться. Дроссель, отдав накопленный заряд, в дальнейшем выступает как сопротивление. Поддерживает только тлеющий разряд, позволяя лампе гореть. Стартер уже выключен из схемы и не работает до следующего пуска.

Процесс пуска занимает доли секунды, но может незаметно для глаз, повторится несколько раз.

Электронный запуск и поддержание горения люминесцентных ламп разработали еще в восьмидесятые и начали применять в начале девяностых годов ХХ века. Использование электронного балласта позволило сделать люминесцентное освещение на 20% экономичнее.

Кратко об устройстве и принципах работы люминесцентных ламп

Люминесцентный источник счета – это осветительный прибор, в котором ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимый свет определенного спектра. Свечение достигается благодаря электрическому разряду, который появляется при подаче электричества в газовой среде. Образуется ультрафиолет, который воздействует на люминофор. В результате лампочка загорается и начинает светить.

Большая часть люминесцентных ламп изготавливается в форме цилиндрических трубок. Могут встречаться более сложные геометрические формы колбы. По краям трубки располагаются вольфрамовые электроды, которые припаяны к наружным штырькам. Именно к ним подается напряжение.

Колба наполняется смесью инертных газов с отрицательным сопротивлением и парами ртути.

Стандартная схема лампочки состоит из стартера и дросселя. Дополнительно могут использоваться различные управляющие механизмы. Основной задачей дросселя является образование импульса необходимой величины, которое сможет включить лампу. Стартер представляет собой тлеющий разряд, у которого электроды находятся в инертной среде из газов.

Классификация проводится по разным критериям. Основной из них – свет. Он может быть дневным или белым с разной цветовой температурой. Разделение производится и по ширине трубки. Чем она больше, тем выше мощность лампы и площадь освещаемого участка. Люминесцентные лампы делятся по числу контактов, рабочему напряжению, наличию стартера, форме.

Конструкция люминесцентной лампы состоит из:

• прозрачной вытянутой трубки;
• двух цоколей с двумя электродами;
• стартер, начинающий работать от розжига;
• электромагнитный дроссель;
• конденсатор от сети.

Колба лампочки производится из кварцевого стекла. В начале работы на производстве из колбы выкачивают воздух и создают вакуумную среду, а потом она наполняется смесью инертного газа с добавлением ртути. Последняя должна быть в газообразном состоянии, потому что внутри высокое давление.

Поверхность колбы изнутри покрывается фосфоресцирующим веществом, оно перерабатывает энергию ультрафиолетового света в видимый человеческому глазу луч.

К концам электродов лампочки подсоединяется переменное напряжение сети. Нити из вольфрама покрываются тяжелым металлом, который во время работы испускает электроны. В основном используются цезий, барий, талий. Дроссель похож на катушку, у которой высокая величина магнитной проницаемости.

Электрод

Наружной частью электрод спаивается с цоколем. Из сосуда начинают обильное откачивание всего воздуха с помощью штенгеля, который находится в одной из ножек c электродами. Далее начинается наполнение вакуумной среды инертными газами c добавками ртути.

На определенные виды электродов обязательно напыляют активирующее вещество, например оксид бария, талия или кальция.

Атом ртути

В люминесцентную лампу добавляют немного ртути, которая превращается в пар во время розжига разряда, и некоторую часть аргона, которая помогает повышению срока эксплуатации изделия и улучшению условий для оживления атомов ртути.

При включении устройства к сети подается электрический разряд, оживляющий работу паров ртути. Тонкая пленка люминофора активизируется под воздействием света паров ртути.

Стеклянная трубка

Трубка из стекла может иметь различный диаметр. Сила светового потока может быть разной, это зависит от мощности люминесцентной лампы. Для ее правильной работы необходим стартер дроссельного вида.

Люминофор

Самой главной частью люминесцентного устройства будет слой люминофора. КПД люминофоров— соотношение величины излучаемых квантов к величине, поглощённых по большей степени, зависит от качества сырья, используемого при производстве люминофора.

Как правильно подключить

Подключение люминесцентных ламп проводится с помощью различных вариантов. С использованием дросселя, с балластом, со стартером или без него. Далее в статье приведено подробное описание каждого способа.

Люминесцентную установку нельзя просто зажечь — ей необходимо наличие зажигателя и токоотвод. В небольших изделиях фабрики все эти нюансы учитывают и встраивают в корпус и покупателю нужно только лишь вкрутить лампочку в подходящий плафон светильника/торшера и нажать выключатель.

А для более крупных лампочек необходима пускорегулирующая установка, которая может быть как электромеханическая, так и электронная.

Для правильного подсоединения и бесперебойной работы лампочки нужно знать схему.

Здесь рассматривается поэтапное подключение двух трубчатых люминесцентных ламп к сети с применением стартерной установки. Для работы необходимо иметь два стартера, дроссель, вид которого должен непременно соответствовать виду лампы.

А также необходимо помнить о суммарной мощности пускового аппарата, она не должна быть выше, чем у дросселя.

При включении питающего кабеля к лампочке необходимо помнить, что в роли ограничителя тока будет дроссель.

Поэтому, фазную жилу нужно подключать через него, а на изделие подключить нулевой кабель.

Данная схема подключения подходит для крупных осветительных ламп. А более меньшие модели оснащены вмонтированным устройством запуска и регулировки — портативным ЭПРА, который расположен в корпусе.

Такой вариант подключения будет более тяжелым, и не подойдет для новичка.

Для работы можно использовать диодный мост с несколькими конденсаторами и подсоединенная последовательно в цепь в роли балласта, лампа накаливания.

Основной плюс этого подключения в том, что можно включить не только обычную лампу без дросселя, но и испорченную, в которой нет спиралей.

Для изделий мощностью 18 ватт необходимо брать следующие элементы:

• диодный мост GBU405;
• конденсатор 2NF (до 1 кв)
• конденсатор 3NF (до 1 кв)
• люминесцентная лампа 50 Вт

Для трубок большей мощности нужно увеличить объем конденсатора. После всего схема подключается к дневному освещению.

Провести работу по подключению с применением ЭПРА для люминесцентных изделий легко произвести, если человек имеет базовые навыки работы с электрикой. Фактически, в изделии будет находиться сам блок, элемент проводов и лампы дневного освещения.

Для начала необходимо выбрать в корпусе лампы удобное место для подключения электронного блока управления, полагаясь на практичную расстановку клемм, которые находятся на корпусе.

Зафиксировать его с корпусом с помощью саморезов простым шуруповёртом. Соединить блок управления с изделием и клеммой подключения.

Программа подключения двух люминесцентных изделий такая же, только они включаются последовательно, поэтому мощность блока управления должна быть больше. По такой же схеме можно подключить три и более лампочки.

После завершения работы, необходимо убедиться в верности подключения всех проводов, и только потом крепить светильник на место. Проверив вольтметром отсутствие напряжения в электросети, подсоединить светильник к электрической проводке.

В завершении нужно включить напряжение, чтобы проверить работы люминесцентной лампы. Если все было произведено правильно, то это будет заметно сразу.

Лампы сразу включатся, не нужно ждать пока они разогреются, а также они перестанут издавать шум, исчезнет мерцание, а яркость будет гораздо выше.

Если человек не уверен в своей способности, то лучше вызвать специалиста для этой работы.

Со стартером

Схему подключения люминесцентной лампы со стартером будет выполнить проще всего. Здесь для примера будет взята лампочка на 40 Вт. Дроссель должен быть с такой же мощностью, а для стартера будет достаточно 60 Вт.

Пошаговое подключение по схеме:

• параллельно установить стартер к выступающим боковым контактам на краях люминесцентной лампочки. Эти контакты похожи на куски нитей накаливания вакуумной колбы;
• теперь на контакты необходимо начать подсоединять дроссель;
• к этим контактам подсоединить конденсатор, непоследовательно, а параллельно. Из-за этого конденсатору будет возмещаться реактивная мощность и уменьшаться помехи в электросети.

Такую простую схему может осуществить любой человек, но перед тем, как включаться лампочку, нужно замерить напряжение в сети. Включать светильник только после теста мультиметром.

Схема запуска

Когда подключение лампочки произведено, необходимо убедиться в ее правильности и в исправности пускорегулирующих аппаратов. Для проведения тестов нужно иметь мультиметр, при помощи которого можно проверить катодные тела накала.

Разрешенный уровень сопротивления не превышает 10 Ом. Если мультиметр указал сопротивление как бесконечное, то не нужно торопиться выбрасывать лампу. Это устройство еще сохраняет работоспособность, но применять его необходимо в системе холодного запуска. Теперь можно пробовать запустить светильник.

В заключении нужно отметить, что схема люминесцентной лампы достаточно тяжелая, которая не под силу обычному человеку. Но существует множество вариантов, благодаря которым работа значительно упрощается. Важно помнить о том, что детей нельзя допускать к этому виду деятельности. При монтаже светильника нужно обесточить все помещение.