Kontakt-bak.ru

Контракт Бак ЛТД
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Люминесцентная лампа схема

Люминесцентная лампа схема

Схема включения люминесцентных ламп гораздо сложнее, нежели у ламп накаливания.
Их зажигание требует присутствия особых пусковых приборов, а от качества исполнения этих приборов зависит срок эксплуатации лампы.

Чтоб понять, как работают системы запуска, нужно до этого ознакомиться с устройством самого осветительного устройства.

Люминесцентная лампа представляет из себя газоразрядный источник света, световой поток которого формируется в главном за счёт свечения нанесённого на внутреннюю поверхность колбы слоя люминофора.

При включении лампы в парах ртути, которыми заполнена пробирка, случается электронный разряд и возникшее при всем этом уф-излучение воздействует на покрытие из люминофора. При всем этом происходит преобразование частот невидимого уф-излучения (185 и 253,7 нм) в излучение видимого света.
Ети лампы обладают низким потреблением электроэнергии и пользуются большой популярностью, особенно в производственных помещениях.

Схемы

При подключении люминесцентных ламп используется особая пуско-регулирующая техника – ПРА. Различают 2 вида ПРА : электронная – ЭПРА (электронный балласт) и электромагнитная – ЭМПРА (стартер и дроссель).

Схема подключения с применением электромагнитный балласта или ЭмПРА (дросель и стартер)



Принцип работы: при подключении электропитания в стартере появляется разряд и
замыкаются накоротко биметаллические электроды, после этого ток в цепи электродов и стартера ограничивается лишь внутренним сопротивлением дросселя, в следствии чего же возрастает практически втрое больше рабочий ток в лампе и мгновенно нагреваются электроды люминесцентной лампы.
Одновременно с этим остывают биметаллические контакты стартера и цепь размыкается.
В то же время разрыва дроссель, благодаря самоиндукции создает запускающий высоковольтный импульс (до 1 кВольта), который приводит к разряду в газовой среде и загорается лампа. После чего напряжение на ней станет равняться половине от сетевого, которого станет недостаточно для повторного замыкания электродов стартера.
Когда лампа светит стартер не будет участвовать в схеме работы и его контакты будут и останутся разомкнуты.

Основные недостатки

  • В сравнении со схемой с электронным балластом на 10-15 % больший расход электричества.
  • Долгий пуск не менее 1 до 3 секунд (зависимость от износа лампы)
  • Неработоспособность при низких температурах окружающей среды. К примеру, зимой в неотапливаемом гараже.
  • Стробоскопический результат мигания лампы, что плохо оказывает влияние на зрение, при чем детали станков, вращающихся синхронно с частотой сети- кажутся неподвижными.
  • Звук от гудения пластинок дросселя, растущий со временем.

Схема включения с двумя лампами но одним дросселем. Следует заметить что индуктивность дросселя должна быть достаточной по мощности етих двух ламп.
Следует заметить что в последовательной схеме включения двох ламп применяются стартеры на 127 Вольт, они не будут работать в одноламповой схеме, для которой понадобятся стартеры на 220 Вольт

Ета схема где, как видите, нет ни стартера ни дроселя, можна применить если у ламп перегорели нити накала. В таком случае зажечь ЛДС можно при помощи повышающего трансформатора Т1 и конденсатора С1 который ограничит ток протекающий через лампу от сети 220вольт.

Ета схема подойдет все для тех же ламп у которых перегорели нити накала, но сдесь уже ненада повышающего трансформатора что явно упрощает конструкцию устройства

А вот такая схема с применением диодного выпрямительного моста устраняет ее мерцание лампы с частотой сети, которое снановится очень заметным при ее старении.

Подключение люминесцентных ламп

Электрические схемы подключения люминесцентных ламп диаметром 26 и 38 мм (схемы запуска люминесцентных ламп Т5 могут отличаться, поскольку для их пуска обычно используется ЭПРА).

Люминесцентные лампы могут включаться в электрическую сеть по стартерной схеме — это самая простая схема подключения люминесцентной лампы дневного света.

LL люминесцентная лампа мощностью 4-58 Вт

St стартер OSRAM ST111 или PHILIPS S10 с рабочим напряжением 220 В

V электромагнитный ПРА мощностью 4-58 Вт

К конденсатор компенсационный

UN напряжение 220 В
При использовании данной схемы люминисцентной лампы мощность ЭМПРА должна соответствовать мощности лампы. ЭМПРА в стартерных схемах подключается последовательно лампе и служит для ограничения роста тока в лампе (и таким образом предохраняет ее от перегорания).

По схожей стартерной схеме можно включать две люминесцентные лампы последовательно — такая схема включения носит название «тандемной» схемы включения ламп дневного света.

LL люминесцентная лампа мощностью 4 Вт, 6 Вт, 8 Вт, 15 Вт, 18 Вт

St стартер OSRAM ST151 или PHILIPS S2 с рабочим напряжением 127 В

V ПРА мощностью 8 Вт, 18 Вт, 36 Вт

К конденсатор компенсационный

UN напряжение 220 В

При использовании данной схемы включения мощность электромагнитного ПРА должна в два раза превышать мощность одной лампы. В общем эта схема всегда приводится на дросселе. Там же написана мощность используемой люминисцентной лампы, а иногда и тип стартера приведен. Тип дросселя должен соответствовать типу включаемой лампы, иначе лампа может оказаться перегружена и перегорит намного раньше своего срока. Хотя в зависимости от комплектов есть и вполне живучие несоответствующие экземпляры лампа- дроссель ПРА.

Параллельно с лампой и ПРА на входе сети в схему обычно включают фазокомпенсирующий конденсатор, емкость которого зависит от типа люминесцентной лампы, в противном случае нерационально используется электросеть, так как через провода люминесцентного светильника течет удвоенный ток, сдвинутый по фазе относительно напряжения сети на 90°. Фазокомпенсирующий конденсатор позволяет «вернуть» амплитуду и фазу тока к их необходимым значениям.

В схемах зажигания люминесцентной лампы применяется специальный пускатель — стартер (St), представляющий собой биметаллический контакт. В нормальном состоянии он разомкнут и начинает замыкаться только, если на схему подано питание, и лампа не горит. Как только лампа зажигается, напряжение на стартере снижается, и он возвратится в исходное («холодное») состояние. Существует два основных типа стартеров, используемых в схемах люминесцентных ламп, рассчитанных на напряжение сети 127 и 220 В. Внимательно ознакомьтесь с приведенными выше схемами: с первой используется стартер на 220В, а во второй — на 127В.

При последовательном подключении ламп дневного света, при перегорании одной из ламп гаснут обе. Существует самый простой способ преодолеть эту проблему – использовать специальный балласт, в котором для зажигания ламп используется только один стартер, но на 220 В. Стартер в этой схеме срабатывает так же быстро, как и в одноламповых схемах, причем число «миганий» ламп также снижается.

Электрические схемы подключения люминесцентных ламп диаметром 16, 26 и 38 мм: речь пойдет о бесстартерных схемах.

Схема подключения люминесцентной лампы с электронным ПРА предельно проста, поэтому здесь не приводится, она имеется на каждом ЭПРА.

Однако стоимость ЭПРА слишком высока, порой приходится искать замену.

Можно использовать так называемые бесстартерные схемы подключения люминисцентных ламп, в которых зажигание лампы производится автотрансформатором, встроенным в сам балласт. Подобные ПРА особенно активно выпускались в России и за рубежом в 60-х — 80-х годах. В таких схемах зажигание лампы происходит практически мгновенно, без миганий.

Вечная люминесцентная лампа. Схема действительно работает даже с перегоревшими лампами, однако не стоит очень обольщаться! «Секрет» схемы состоит в том, что лампа питается постоянным током, а это через 10-12 часов работы приведет к перемещению светящей области к одному из концов лампы. Чтобы все работало нормально, нужно периодически менять местами концы лампы, что создает заметные неудобства в работе с ней. Такое явление наблюдается в трамваях и носит явление катафореза. Лампа может и вечная, но из-за почернения люминофора её приходится выкидывать. Не рекомендую использовать данную схему зажигания для рабочих люминесцентных ламп.

Обратите внимание на лампу накаливания HL (220 В, 15 Вт) в цепи люминесцентной лампы! Она будет постоянно перегорать, испортив эффект от «вечного» осветительного устройства. К тому же экономичность приведенной схемы невысока, так как сэкономленная люминесцентной лампой энергия практически бесполезно расходуется балластной лампой накаливания.

Стартерные схемы зажигания люминесцентной лампы стабильно работают при температуре воздуха от +5° С. Несколько понизить температурный порог можно за счет использования ламп с амальгамами, КЛЛ и электронных ПРА, хотя световой поток при этом может снизиться на 40 – 60%.

Схемы подключения люминесцентных ламп без дросселя и стартера

  • Классическая схема включения люминесцентных ламп
  • Питание от 220В без дросселя и стартера
  • Питание ламп от 12В

Классическая схема включения люминесцентных ламп

Несмотря на технический прогресс и все преимущества электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА), и по сей день часто встречается схема включения с дросселем и стартером. Напомним, как она выглядит:

Люминесцентная лампа — это колба, которая конструктивно выполняется как прямая и закрученная трубка, наполненная парами ртути. На её концах расположены электроды, например, спирали или иглы (для изделий с холодным катодом, которые используются в подсветке мониторов). Спирали имеют два вывода, к которым подается питание, а стенки колбы покрыты слоями люминофора.

Принцип работы стандартной схемы подключения люминесцентной трубки с дросселем и стартером довольно прост. В первый момент времени, когда контакты стартера холодны и разомкнуты – между ними возникает тлеющий разряд, он нагревает контакты и они замыкаются, после чего ток течет по такой цепи:

Фаза-дроссель-спираль-стартер-вторая спираль-ноль.

В этот момент под воздействием протекающего тока разогреваются спирали, при этом остывают контакты стартера. В определенный момент времени контакты от нагрева изгибаются и цепь разрывается. После чего, за счет энергии, накопленной в дросселе, происходит всплеск напряжения и в лампе возникает тлеющий разряд.

Такой источник света не может работать напрямую от сети 220В, потому что для ее работы нужно создать условия с «правильным» питанием. Рассмотрим несколько вариантов.

Читать еще:  Что такое реле контроля фаз и как оно работает

Питание от 220В без дросселя и стартера

Дело в том, что стартеры периодически выходят из строя, а дроссели перегорают. Всё это стоит не дешево, поэтому есть несколько схем для подключения светильника без этих элементов. Одну из них вы видите на рисунке ниже.

Диоды можно выбирать любые с обратным напряжением не менее 1000В и током не меньше чем потребляет светильник (от 0,5 А). Конденсаторы выбирайте с таким же напряжением в 1000В и ёмкостью 1-2 мкФ. Обратите внимание, что в этой схеме включения выводы лампы замкнуты между собой. Это значит, что спирали в процессе зажигания не участвуют и можно использовать схему для розжига ламп, где они перегорели.

Такую схему можно использовать для освещения подсобных помещений и коридоров. В гараже можно применять, если в нём вы не работаете на станках. Светоотдача может быть ниже, чем при классическом подключении, а световой поток будет мерцать, хоть это и не всегда заметно для человеческого глаза. Но такое освещение может вызвать стробоскопический эффект — когда вращающиеся части могут казаться неподвижными. Соответственно это может привести к несчастным случаям.

Примечание: во время экспериментов учтите, что запуск люминесцентных источников света в холодное время года всегда осложнен.

На видео ниже наглядно показано, как запустить люминесцентную лампу, используя диоды и конденсаторы:

Есть еще одна схема подключения люминесцентной лампы без стартера и дросселя. В качестве балласта при этом используется лампочка накаливания.

Лампу накаливания использовать на 40-60 Вт, как показано на фото:

Альтернативой описанным способам является использование платы от энергосберегающих ламп. Фактически это тот же ЭПРА, что используется с трубчатыми аналогами, но в миниатюрном формате.

На видео ниже наглядно показано, как подключить люминесцентную лампу через плату энергосберегающей лампы:

Питание ламп от 12В

Но любители самоделок часто задаются вопросом «Как зажечь люминесцентную лампу от низкого напряжения?», мы нашли один из вариантов ответа на этот вопрос. Для подключения люминесцентной трубки к низковольтному источнику постоянного тока, например, аккумулятору на 12В, нужно собрать повышающий преобразователь. Простейшим вариантом является схема автогенераторного преобразователя на 1 транзисторе. Кроме транзистора нам понадобится намотать трёхобмоточный трансформатор на ферритовом кольце или стержне.

Такую схему можно использовать для подключения люминесцентных ламп к бортовой сети автомобиля. Для её работы также не нужен дроссель и стартер. Более того она будет работать даже если её спирали перегорели. Возможно вам понравится одна из вариаций рассмотренной схемы.

Запуск люминесцентной лампы без дросселя и стартера можно осуществить по нескольким рассмотренным схемам. Это не идеальное решение, а скорее выход из ситуации. Светильник с такой схемой подключения не следует использовать в качестве основного освещения рабочих мест, но допустимо для освещения помещений, где человек не приводит много времени — коридоры, кладовые и прочее.

Наверняка вы не знаете:

Электронный и электромагнитный дроссель для люминесцентных ламп

Несмотря на повышение спроса на светодиодные источники света, люминесцентные лампы все еще остаются на пике популярности. Во многом это объясняется относительно небольшой стоимостью осветительного устройства и пускорегулирующего аппарата (далее ПРА), необходимого для его работы. Рассмотрим функциональное назначение и принцип работы последних.

Основные функции

Люминесцентные источники света не представляется возможным напрямую включить в электрическую сеть. На это имеются следующие причины:

  • чтобы создать стойкий разряд в лампе люминесцентного типа, необходимо предварительно разогреть ее электроды и подать на них стартовый импульс;
  • поскольку источники света газоразрядного типа обладают отрицательным дифференциальным сопротивлением, для них характерно после выхода в рабочий режим возрастание силы тока. Его необходимо ограничивать, чтобы не допустить выхода источника света из строя.

Исходя из описанных выше причин, необходимо использовать ПРА.

ПРА электромагнитного типа

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы электромагнитного дросселя на примере типичной схемы подключения для ламп газоразрядного типа .

Типичная схема подключения

На схеме обозначены:

  • EL – лампа газоразрядного (люминесцентного) типа;
  • SF – стартер, он представляет собой устройство состоящее из колбы, наполненной инертным газом, внутри нее находятся контакты из биметалла. Параллельно к колбе установлен конденсатор;
  • LL –дроссель (электромагнитный);
  • спирали лампы (1 и 2);
  • C – конденсатор (компенсирует реактивную мощность), его емкость зависит от мощности лампы, ниже показана таблица соответствия.
Мощность газоразрядного источника (Вт)Емкость конденсатора (мкФ)
154,50
184,50
304,50
364,50
587,00

Встречаются устройства, в схемах которых отсутствует компенсирующий конденсатор, это недопустимо, поскольку реактивная нагрузка приводит к следующим негативным последствиям:

  • происходит увеличение потребляемой мощности, что приводит к повышенному расходу электроэнергии;
  • существенно сокращается ресурс оборудования.

Теперь перейдем непосредственно к принципу работы, приведенной выше типовой схемы. Условно ее можно разделить на следующие этапы:

  • при подключении к электросети, через цепь дроссель «LL» – спираль « 1» – стартер «SF» – спираль «2» начинает проходить ток, сила которого от 40 до 50 мА;
  • под воздействием этого процесса в колбе стартера ионизируется инертный газ, что приводит к повышению силы тока и разогреву биметаллических контактов;
  • нагревшиеся электроды в стартере замыкаются, это вызывает резкое повышение силы тока, примерно до 600 мА. Дальнейший его рост ограничивает индуктивность дросселя;
  • за счет увеличившейся силы тока в цепи происходит разогрев спиралей (1 и 2), в результате чего ими излучаются электроны, разогревается газовая смесь, что приводит к разряду ;
  • под воздействием разряда возникает ультрафиолетовое излучение, которое попадает на покрытие из люминофора. В результате он светится в видимом спектре;
  • когда источник света «зажигается», его сопротивление уменьшается, соответственно, понижается напряжение на дросселе (до 110 В);
  • контакты стартера остывают и размыкаются.

Тандемное подключение

Ниже показана схема, где две лампы люминесцентного типа включены последовательно.

Схема тандемного подключения

Принцип работы у представленной схемы не отличается от типового подключения, единственная разница — в параметрах стартеров. При двухламповом подключении применяются стартеры, у которых «пробивное» напряжение 110 В (тип S2), для однолампового – 220 В (тип S10).

Стартеры S10 и S2 на 220 и 110 В соответственно

Особенности дросселей электромагнитного типа

Говоря об особенностях электромагнитных ПРА, необходимо заметить, что единственные преимущества этих устройств – относительно невысокая цена, простая эксплуатация и несложный монтаж. Недостатков у классической схемы подключения значительно больше:

  • наличие громоздкого и «шумного» дросселя;
  • стартеры, к сожалению, не отличаются надежностью;
  • наличие эффекта стробирования (лампа мерцает с частотой 50 Гц) вызывает повышенную утомляемость у человека, что приводит к снижению его работоспособности;
  • при вышедших из строя стартерах проявляется фальстарт, то есть лампа, перед тем как «зажечься», несколько раз мигает, это снижает рабочий ресурс источника света;
  • примерно около 25% мощности расходуется на электромагнитный балласт, в результате существенно снижается КПД.

Использование электронного ПРА позволяет избавиться от большинства из перечисленных выше недостатков.

Пускорегулирующий аппарат электронного типа (ЭПРА)

Массово ЭПРА появились не так давно, около тридцати лет назад, в настоящее время они практически вытеснили электромагнитные устройства. Этому способствовали многочисленные преимущества перед классической схемой включения, назовем основные из них:

  • повышение световой отдачи ламп люминесцентного типа благодаря высокочастотному разряду;
  • отсутствие шума, характерного для низкочастотных электромагнитных дросселей;
  • снижение эффекта стробирования значительно расширило сферу применения;
  • отсутствие фальстарта увеличивает срок эксплуатации люминесцентных источников;
  • КПД может достигать 97%;
  • по сравнению с ПРА электромагнитного типа, энергопотребление снижено на 30%;
  • нет необходимости компенсировать реактивную нагрузку;
  • в некоторых моделях электронных устройств предусмотрено управление мощностью источника освещения, это производится регулировкой частоты в преобразователе напряжения.

ЭПЛА внешний вид и внутренне устройство

Стоит также отметить: благодаря отсутствию громоздкого дросселя, стало возможным уменьшить размеры электронного балласта, что позволило разместить его в цоколе. Это существенно расширяет сферу применения, делая возможным использование в осветительных приборах вместо источников, в которых используется нить накала.

ЭПРА, размещенный в цоколе

В качестве примера приведем схему простого электронного балласта, типичную для большинства недорогих устройств.

Схема типичного ЭПРА

Перечень элементов:

  • номиналы резисторов: R1 и R2 -15 Ом, R3 и R4 – 2,2 Ом, R5 – 620 кОм, R6 – 1,6 Мом;
  • используемые конденсаторы: C1 – 47 нФ 400 В, С2 – 6800 пФ 1200 В, С3 – 2200пФ, С4 – 22 нФ, С5 – 4,7 мкФ 350 В;
  • диоды: VD1-VD7 – 1N400;
  • транзисторы: Т1 и Т2 – 13003;
  • диодный симистор VS – DB3.

Завершая тему ЭПРА, необходимо заметить — их существенным недостатком является относительно высокая стоимость качественных устройств. Что касается недорогих моделей, надежность таковых оставляет желать лучшего.

Подключение без балласта

При необходимости газоразрядные источники света возможно включить в сеть питания без электромагнитного или электронного балласта. Схема такого включения показана ниже.

Бездроссельный способ подключения

Для реализации такого подключения понадобится:

  • лампа люминесцентного типа – 40 Вт и накаливания – 60 Вт (последняя будет работать как балластное сопротивление);
  • два конденсатора 0,47 мкФ 400 В (играют роль умножителя);
  • диодный мост КЦ404А или аналогичный, можно использовать четыре диода, рассчитанных под ток не менее 1 А и обратное импульсное напряжение 600 В.

Данная схема проигрывает по своим параметрам подключению при помощи электромагнитного дросселя и ЭПРА. Она приведена для ознакомления.

Бесстартерные схемы включения люминесцентных ламп

Импульсное (или стартерное) зажигание люминесцентной лампы, несмотря на его относительную простоту, имеет ряд недостатков. Основной из них — невозможность быстрого зажигания лампы, так как для изгибания биметаллического контакта стартера требуется время. Оно различно для разных стартеров даже одного типа. Нередко получается, что лампа зажигается с предварительным миганием после нескольких срабатываний стартера, так как продолжительность замыкания контакта стартера оказывается недостаточной для должного нагрева электродов лампы.
Другой существенный недостаток — сокращение срока службы ламп из-за неустойчивой работы стартера. Но этой причине лампы чаще выходят из строя, чем из-за недостатков самих ламп.
Недостатки импульсного зажигания явились причиной разработки бесстартерных схем, в основу которых положено то обстоятельство, что прогрев электродов лампы перед ее зажиганием, помимо автоматизированного (стартерного) включения и выключения пусковых нитей, возможен без применения стартера. В этом случае нити накала начинают нагреваться сразу с момента включения лампы в питающую сеть и при наличии достаточного напряжения зажигание происходит сразу посыле прогрева электродов. По этим признакам подобные Схемы называют бесстартерными или схемами быстрого зажигания. В бесстартерных схемах (быстрого зажигания) лампа зажигается повышенным переменным напряжением; зажигание должно производиться при подогретых электродах.
Напряжение зажигания Дампы существенно зависит от температуры накала электродов лампы или тока их подогрева, что иллюстрируется рис. 1. При горении лампы большой ток подогрева нежелателен, так как он ухудшает условия работы электродов и уменьшает срок их службы. Поэтому пока электрод холодный, напряжение зажигания очень велико (напряжение мгновенного или Голодного зажигания U3,x). При увеличении тока подогрева электродов напряжение зажигания снижается до некоторого значения и далее остается постоянным (напряжение горячего зажигания U3, г). Чтобы при горячих электродах люминесцентная лампа зажигалась при сравнительно невысоком напряжении, на лампе для бесстартерного зажигания может быть использована металлическая полоска, которая электрически соединяется с одним из электродов лампы.

Рис. 1. Зависимость напряжения Uз от тока подогрева /п (в долях рабочего тока лампы
Up).
Для того чтобы максимально снизить вероятность холодных зажиганий ламп, технические условия на люминесцентные лампы ограничивают верхний предел напряжения зажигания подогретой лампы и нижнюю границу
зажигания холодной лампы. Регламентируется напряжение накала электродов, при котором гарантируется зажигание ламп. Основные технические требования, предъявляемые к бесстартерным ПРА, приведены в табл. 2.
Таблица 2. Основные технические требования, предъявляемые к бесстартерным ПРА

Читать еще:  Схема подключения дифавтомата

Напряжение накала в пусковом режиме, В

Ток в ветвях электродов, не более, А

Напряжение холостого хода, В

номинальное на зажимах ламп (действующее)

максимальное на зажимах ламп (амплитудное)

10,5 10,5 10,5 4,4 10,5

0,65 0,75 0,75 1,1 1,6

170
205 205 220 220

400 420 420 420 475

Кроме бесстартерных схем быстрого зажигания (с подогревом электродов лампы) разработаны схемы холодного зажигания (мгновенного). Так как люминесцентные лампы холодного зажигания редко применяются, эти схемы здесь не рассматриваются.

Примеры бесстартерных схем.

В бесстартерных схемах напряжение на лампу подается одновременно с током подогрева электродов и остается постоянным до момента зажигания лампы. По мере нагрева электродов напряжение зажигания снижается и, когда оно достигает напряжения, поданного на негорящую лампу, лампа зажигается. Таким образом, зажигание происходит только после некоторого разогрева электродов лампы. Напряжение зажигания различных ламп имеет довольно значительный разброс, что вынуждает увеличивать напряжение холостого хода, т. е. напряжение на негорящей лампе. Однако чрезмерное увеличение напряжения холостого хода может вызвать холодное зажигание части ламп или зажигание при недостаточно прогретых электродах. Это нежелательно, так как холодное зажигание люминесцентных ламп сокращает срок их службы.

Схема простейшего бесстартерного люминесцентного светильника приведена на рис. 2, а. Электроды лампы подогреваются от вторичных обмоток накального трансформатора Тр. После зажигания лампы за счет падения напряжения в балластном реакторе Р снижается напряжение на первичной обмотке накального трансформатора и уменьшается ток подогрева электродов лампы. К недостаткам такой схемы относится сравнительно низкое напряжение холостого хода — лампа может не загореться. Это объясняется следующим образом. Дело в том, что при включении светильника в электрическую сеть последний оказывается под суммарным напряжением (напряжение сети складывается с напряжением вторичных обмоток накального трансформатора).

Рис. 2. Бесстартерные схемы.
в — с накальным трансформатором; б — с автотрансформатором; в — с накальным трансформатором и пусковым конденсатором; г — с дополнительной обмоткой; д — двухламповая схема; е — трехламповая схема.
Однако падение напряжения на реакторе, вызванное током первичной обмотки накального трансформатора, может оказаться больше, чем напряжение вторичных обмоток накального трансформатора. Поэтому общее напряжение на лампе будет недостаточным для ее зажигания. Несколько лучшие результаты дает схема с автотрансформатором (рис. 2,6). В этой схеме возможно получить более высокое напряжение холостого хода, чем в схеме с трансформатором.
Увеличение напряжения холостого хода обеспечивает схема, приведенная на рис. 2, в, благодаря включению в первичную обмотку накального трансформатора конденсатора, который создает емкостный сдвиг тока в этой цепи. В результате напряжение на индуктивном сопротивлении накального трансформатора, складываясь с напряжением на конденсаторе, создает на лампе увеличенное напряжение, под действием которого лампа зажигается при достаточно прогретых электродах.
Это можно показать на конкретном примере с отвлеченными данными. Допустим, что индуктивное сопротивление балластного реактора ХР=60 Ом; индуктивное сопротивление первичной обмотки накального трансформатора ХгР=40 Ом; емкостное сопротивление конденсатора Хс=320 Ом (активным сопротивлением пренебрегаем), тогда ток в цепи «реактор—конденсатор — первичная обмотка накального трансформатора» при негорящей лампе равен
где I — ток в цепи; Uc — напряжение питающей сети.
Ток, проходящий в цепи, создает падение напряжения: на реакторе AUa=IXp—l Х60=60 В; на первичной обмотке накального трансформатора Д Назад

  • Вперёд
  • Как устроены и работают ЭПРА для люминесцентных ламп

    Люминесцентные лампы не могут работать напрямую от сети 220В. Для их розжига нужно создать импульс высокого напряжения, а перед этим прогреть их спирали. Для этого используют пускорегулирующие аппараты. Они бывают двух типов — электромагнитные и электронные. В этой статье мы рассмотрим ЭПРА для люминесцентных ламп, что кто такое и как они работают.

    Из чего состоит люминесцентная лампа и для чего нужен балласт?

    Люминесцентная лампа этот газоразрядный источник света. Он состоит из колбы трубчатой формы наполненной парами ртути. По краям колбы расположены спирали. Соответственно на каждом краю колбы расположена пара контактов — это выводы спирали.

    Работа такой лампы основана на люминесценции газов при протекании через него электрического тока. Но ток просто так между двумя металлическими спиралями (электродами) просто так не потечет. Для этого должен произойти разряд между ними, такой разряд называется тлеющим. Для этого спирали сначала разогревают, пропуская через них ток, а после этого между ними подают импульс высокого напряжения, 600 и более вольт. Разогретые спирали начинают эмитировать электроны и под действием высокого напряжения образуется разряд.

    Если не вдаваться в подробности – то описание процесса достаточно для постановки задачи для источника питания таких ламп, он должен:

    1. Разогреть спирали;

    2. Сформировать зажигающий импульс;

    3. Поддерживать напряжение и ток на достаточном уровне для работы лампы.

    Интересно: Компактные люминесцентные лампы, которые чаще называют «энергосберегающими», имеют аналогичную структуру и требования для их работы. Единственное отличие состоит в том, что их габариты значительно уменьшены благодаря особой форме, по сути это такая же трубчатая колба, на форма не линейная, а закрученная в спиралевидную.

    Устройство для питания люминесцентных ламп называется пускорегулирующим аппаратом (сокращенно ПРА), а в народе просто — балластом.

    Различают два вида балласта:

    1. Электромагнитный (ЭмПРА) — состоит из дросселя и стартера. Его преимущества — простота, а недостатков масса: низкий КПД, пульсации светового потока, помехи в электросети при его работе, низкий коэффициент мощности, гудение, стробоскопический эффект. Ниже вы видите его схему и внешний вид.

    2. Электронные (ЭПРА) — современный источник питания для люминесцентных ламп, он представляет собой плату, на которой расположен высокочастотный преобразователь. Лишен всех перечисленных выше недостатков, благодаря чему лампы выдают больший световой поток и срок службы.

    Схема ЭПРА

    Типовой электронный балласт состоит из таких узлов:

    2. Высокочастотный генератор выполненный на ШИМ-контроллере (в дорогих моделях) или на авто генераторный схеме с полумостовым (чаще всего) преобразователем.

    3. Пусковой пороговый элемент (обычно динистор DB3 с пороговым напряжением 30В).

    4. Разжигающей силовой LC-цепи.

    Типовая схема изображена ниже, рассмотрим каждый из её узлов:

    Переменное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется и сглаживается фильтрующим конденсатором. В нормальном случае до моста устанавливают предохранитель и фильтр электромагнитных помех. Но в большинстве китайских ЭПРА нет фильтров, а ёмкость сглаживающего конденсатора ниже необходимой, от чего бывают проблемы с поджигом и работой светильника.

    Совет: если вы ремонтируете ЭПРА, то прочтите статью «Как проверить диодный мост» на нашем сайте.

    После этого напряжение поступает на автогенератор. Из названия понятно, что автогенератор — это схема, которая самостоятельно генерирует колебания. В этом случае она выполнена на одном или двух транзисторах, в зависимости от мощности. Транзисторы подключены к трансформатору с тремя обмотками. Обычно используются транзисторы типа MJE 13003 или MJE 13001 и подобные, в зависимости от мощности лампы.

    Хоть и этот элемент называется трансформатором, но выглядит он не привычно — это ферритовое кольцо, на котором намотано три обмотки, по несколько витков каждая. Две из них управляющие, в каждой по два витка, а одна — рабочая с 9 витками. Управляющие обмотки создают импульсы включения и выключения транзисторов, соединены одним из концов с их базами.

    Так как они намотаны в противофазе (начала обмоток помечены точками, обратите внимание на схеме), то импульсы управления противоположны друг другу. Поэтому транзисторы открываются по очереди, ведь если их открыть одновременно, то они просто замкнут выход диодного моста и что-нибудь из этого сгорит. Рабочая обмотка одни концом подключена к точке между транзисторами, а вторым к рабочим дросселю и конденсатору, через нее происходит питание лампы.

    Читать еще:  Устройство и принцип работы автоматического выключателя

    При протекании тока в одной из обмоток в двух других наводится ЭДС соответствующей полярности, которое и приводит к переключениям транзисторов. Автогенератор настроен на частоту выше звукового диапазона, то есть выше 20 кГц. Именно этот элемент является преобразователем постоянного тока в ток переменой частоты.

    Для запуска генератора установлен динистор, он включает схему после того как напряжение на нем достигнет определённого значения. Обычно устанавливают динистор DB3, который открывается в диапазоне напряжений около 30В. Время, через которое он откроется, задается RC-цепью.

    Более продвинутые варианты ЭПРА, строятся не на автогенераторной схеме, а на базе ШИМ-контроллеров. Они имеют более устойчивые характеристики. Однако, за более чем пять лет занятий электроникой мне не разу не попался такой ЭПРА, все с которыми работал, были автогенераторными.

    Выше неоднократно упоминалось об LC цепи. Это дроссель, установленный последовательно со спиралью, и конденсатор, установленный параллельно лампе. По этой цепи сначала протекает ток, прогревающий спирали, а затем образуется импульс высокого напряжения на конденсаторе её зажигающий. Дроссель выполняется на Ш-образном ферритовом сердечнике.

    Эти элементы подбираются так, чтобы при рабочей частоте они входили в резонанс. Так как дроссель и конденсатор установлены последовательно на этой частоте наблюдается резонанс напряжений.

    При резонансе напряжений на индуктивности и ёмкости начинает сильно расти напряжение в идеализированных теоретических примерах до бесконечно большого значения, при этом ток потребляется крайне малый.

    В результате мы имеем подобранные по частотам генератор и резонансный контур. По причине роста напряжения на конденсаторе происходит зажигание лампы.

    Ниже изображен другой вариант схемы, как вы можете убедиться – все в принципе аналогично.

    Благодаря высокой рабочей частоте удаётся достигнуть малых габаритов трансформатора и дросселя.

    Для закрепления пройденной информации рассмотрим реальную плату ЭПРА, на картинке выделены основные узлы описанные выше:

    А это плата от энергосберегающей лампы:

    Заключение

    Электронный балласт значительно улучшает процесс розжига ламп и работает без пульсаций и шума. Его схема не очень сложна и на её базе можно построить маломощный блок питания. Поэтому электронные балласты от сгоревших энергосберегаек – это отличный источник бесплатных радиодеталей.

    Люминесцентные лампы с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом запрещено использовать в производственных и бытовых помещениях. Дело в том, что у них сильные пульсации, и возможно появление стробоскопического эффекта, то есть если они будут установлены в токарной мастерской, то при определенной частоте вращения шпинделя токарного станка и другого оборудования – вам может казаться, что он неподвижен, что может вызвать травмы. С электронным балластом такого не произойдет.

    Схема включения люминесцентных ламп

    Лампы дневного света с самых первых выпусков и частично до сих пор зажигаются с помощью электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры – ЭмПРА. Классический вариант лампы выполнен в виде герметичной стеклянной трубки со штырьками на концах.

    Как выглядят люминесцентные лампы

    Внутри она заполнена инертным газом с парами ртути. Ее установка производится в патроны, через которые подается напряжение на электроды. Между ними создается электрический разряд, вызывающий ультрафиолетовое свечение, которое действует на слой люминофора, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянной трубки. В результате появляется яркое свечение. Схема включения люминесцентных ламп (ЛЛ) обеспечивается двумя основными элементами: электромагнитным балластом L1 и лампой тлеющего разряда SF1.

    Схема включения ЛЛ с электромагнитным дросселем и стартером

    Схемы зажигания с ЭмПРА

    Устройство с дросселем и стартером работает по следующему принципу:

    1. Подача напряжения на электроды. Ток через газовую среду лампы сначала не проходит из-за ее большого сопротивления. Он поступает через стартер (Ст) (рис. ниже), в котором образуется тлеющий разряд. При этом через спирали электродов (2) проходит ток и начинает их подогревать.
    2. Контакты стартера разогреваются, и один из них замыкается, так как он выполнен из биметалла. Ток проходит через них, и разряд прекращается.
    3. Контакты стартера перестают разогреваться, и после остывания биметаллический контакт снова размыкается. В дросселе (Д) возникает импульс напряжения за счет самоиндукции, которого достаточно для зажигания ЛЛ.
    4. Через газовую среду лампы проходит ток, после запуска лампы он уменьшается вместе с падением напряжения на дросселе. Стартер при этом остается отключенным, так как этого тока недостаточно для его запуска.

    Схема включения люминесцентной лампы

    Конденсаторы (С1) и (С2) в схеме предназначены для снижения уровня помех. Емкость (С1), подключенная параллельно лампе, способствует снижению амплитуды импульса напряжения и увеличению его продолжительности. В результате увеличивается срок службы стартера и ЛЛ. Конденсатор (С2) на входе обеспечивает существенное снижение реактивной составляющей нагрузки (cos φ увеличивается с 0,6 до 0,9).

    Если знать, как подключить люминесцентную лампу с перегоревшими нитями накала, ее можно использовать в схеме ЭмПРА после небольшого изменения самой схемы. Для этого спирали замыкают накоротко и последовательно к стартеру подключают конденсатор. По такой схеме источник света сможет проработать еще какое-то время.

    Широко распространен способ включения с одним дросселем и двумя лампами дневного света.

    Включение двух ламп дневного света с общим дросселем

    2 лампы подключаются последовательно между собой и дросселем. Для каждой из них необходима установка параллельно подключенного стартера. Для этого используется по одному выводному штырьку с торцов лампы.

    Для ЛЛ необходимо применять специальные выключатели, чтобы у них не залипали контакты от высокого пускового тока.

    Зажигание без электромагнитного балласта

    Для продления жизни сгоревших ламп дневного света можно установить одну из схем включения без дросселя и стартера. Для этого используют умножители напряжения.

    Схема включения ламп дневного света без дросселя

    Нити накала замыкают накоротко и подают на схему напряжение. После выпрямления оно увеличивается в 2 раза, и этого достаточно, чтобы светильник загорелся. Конденсаторы (С1), (С2) подбирают под напряжение 600 В, а (С3), (С4) – под 1000 В.

    Способ подходит также для исправных ЛЛ, но они не должны работать с питанием постоянным током. Через некоторое время ртуть собирается вокруг одного из электродов, и яркость свечения падает. Чтобы ее восстановить, надо перевернуть лампу, тем самым изменив полярность.

    Подключение без стартера

    Применение стартера увеличивает время разогрева лампы. При этом срок его службы небольшой. Электроды можно подогревать без него, если установить для этого вторичные трансформаторные обмотки.

    Схема подключения люминесцентной лампы без стартера

    Там, где не используется стартер, на лампе есть обозначение быстрого старта – RS. Если установить такую лампу со стартерным запуском, у нее могут быстро перегореть спирали, так как для них предусмотрено большее время разогрева.

    Электронный балласт

    Электронная схема управления ЭПРА пришла на смену старым источникам дневного света для устранения присущих им недостатков. Электромагнитный балласт потребляет лишнюю энергию, часто шумит, выходит из строя и при этом портит лампу. Кроме того, светильники мерцают из-за низкой частоты напряжения питания.

    ЭПРА представляет собой электронный блок, который занимает мало места. Люминесцентные светильники легко и быстро запускаются, не создавая шума и обеспечивая равномерное освещение. В схеме предусмотрено несколько способов защиты лампы, что увеличивает срок эксплуатации и делает ее работу безопасней.

    ЭПРА работает следующим образом:

    1. Разогрев электродов ЛЛ. Запуск происходит быстро и мягко, что увеличивает срок службы лампы.
    2. Поджиг – генерирование импульса высокого напряжения, пробивающего газ в колбе.
    3. Горение – поддержание небольшого напряжения на электродах лампы, которого достаточно для стабильного процесса.

    Схема электронного дросселя

    Вначале переменное напряжение выпрямляется с помощью диодного моста и сглаживается конденсатором (С2). Следом установлен полумостовой генератор высокочастотного напряжения на двух транзисторах. Нагрузкой служит тороидальный трансформатор с обмотками (W1), (W2), (W3), две из них включены противофазно. Они поочередно открывают транзисторные ключи. Третья обмотка (W3) подает резонансное напряжение на ЛЛ.

    Параллельно лампе подключен конденсатор (С4). Резонансное напряжение поступает на электроды и пробивает газовую среду. К этому времени нити накала уже разогрелись. После зажигания сопротивление лампы резко падает, вызывая снижение напряжения до достаточной величины, чтобы поддерживать горение. Процесс запуска продолжается менее 1 с.

    Электронные схемы имеют следующие преимущества:

    • пуск с любой заданной задержкой времени;
    • не требуется установка стартера и массивного дросселя;
    • светильник не моргает и не гудит;
    • качественная светоотдача;
    • компактность устройства.

    Использование ЭПРА дает возможность установить его в цоколь лампы, которую также уменьшили до размеров лампы накаливания. Это дало начало новым энергосберегающим лампам, которые можно вворачивать в обычный стандартный патрон.

    В процессе эксплуатации лампы дневного света стареют, и для них требуется увеличение рабочего напряжения. В схеме ЭмПРА напряжение зажигания тлеющего разряда у стартера уменьшается. При этом может происходить размыкание его электродов, что вызовет срабатывание стартера и отключение ЛЛ. После она снова запускается. Подобное мигание лампы приводит к ее выходу из строя вместе с дросселем. В схеме ЭПРА подобное явление не происходит, поскольку электронный балласт автоматически подстраивается под изменение параметров лампы, подбирая для нее благоприятный режим.

    Ремонт лампы. Видео

    Советы по ремонту люминесцентной лампы можно получить из этого видео.

    Устройства ЛЛ и схемы их включения постоянно развиваются в направлении улучшения технических характеристик. Важно уметь выбирать подходящие модели и правильно их эксплуатировать.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector