Схема люминесцентной лампы: Схемы подключения люминесцентных ламп: обзор популярных методов

Содержание

полное описание как подключить c дросселем и стартером, соединить последовательно или параллельно, с ЭПРА

Время на чтение: 5 минут

АА

Люминесцентные лампы давно и надежно служат нам повсюду. Они светят, когда мы работаем, отдыхаем, учимся, совершаем покупки и занимаемся спортом. Мало кто задумывается, что зажечь свет этой лампы непросто. Для этого требуется специально собранная схема из пусковых и поддерживающих горение устройств.

Конструкция люминесцентной лампы, со времени своего изобретения в 19 веке, практически не претерпела изменений. Изменялись и совершенствовались приборы и схемы для их подключения в сеть. В настоящее время актуальны и надежно работают электромагнитные и электронные устройства для люминесцентных светильников. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

Варианты соединения светильника дневного света

Люминесцентная лампа (дневного света) представляет собой герметичный сосуд наполненный газом. С двух сторон в него впаяны электроды с вольфрамовыми нитями. Свечение газа под воздействием электричества и позволяет получить освещение.

фото2фото2Чтобы газ в колбе начал светиться, на электроды подается и кратковременно поддерживается высокое напряжение.

Вольфрамовые нити разогревают газ, и он начинает светиться. Когда газ разгорится и начнет источать свет, напряжение спадает и поддерживается в так называемом, тлеющем режиме.

Для запуска и поддержания свечения в люминесцентных лампах были разработаны несколько схем подключения к электрической сети:

  1. С использованием классического электромагнитного балласта (ЭмПРА) – одна лампа и один дроссель.
  2. Две трубки и два дросселя.
  3. Подключения двух ламп от одного дросселя.
  4. Электронный балласт.
  5. Используя умножитель напряжения.

Использование электромагнитного балласта (ЭмПРА)

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.

Одна лампа и один дроссель

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.

Достоинства и недостатки

Схема обладает рядом достоинств:

  • Дешевые и доступные комплектующие.
  • Достаточно проста.
  • Надежна.

По сравнению с современным электронным, дроссельное устройство имеет весомые недостатки:

  • Избыточный вес.
  • довольно продолжительное время запуска.
  • Небольшую надежность при низкой температуре.
  • Большее потребление энергии.
  • Шумный дроссель.
  • Нестабильный световой поток.

Две трубки и два дросселя

Применение в одном светильнике двух пар дросселей и ламп ведет к утяжелению и увеличению конструкции. Каждая из пар, имеет свой стартер. Мощность дросселя и лампы в этом случае совпадает, стартер применяется на 220 вольт.

Две схемы с использованием электромагнитного балласта работают в таком случае параллельно.

Достоинством этого варианта является его надежность. Выход из строя одной из веток не влияет на работу другой. Светильник будет работать, хотя бы и наполовину мощности.

Главный недостаток – очень громоздкая конструкция.

В остальном, имеет такие же плюсы и минусы, как и все ЭмПРА.

Включение двух ламп от одного дросселя

Дроссель является самой дорогостоящей деталью люминесцентного светильника. В целях экономии, иногда используется схема подключения двух ламп от одного дросселя.

Две лампы от одного дросселя можно запитать двумя способами:

  1. Последовательно.
  2. Параллельно.

Последовательное соединение двух ламп

фото3фото3Копируется схема стандартного подключения с использованием электромагнитного балласта.

Вторая лампа со своим стартером подключается последовательно первой. Светильник получается дешевле. Но, возникает несколько конструктивных и эксплуатационных проблем.

Конструктивные:

  • Мощность дросселя должна соответствовать суммарной мощности ламп.
  • Стартеры должны быть однотипными, рассчитанными на пониженное напряжение.

Эксплуатационные:

  • При выходе из строя одной из ламп или стартеров не будет работать весь светильник.
  • Усложняется поиск неисправности.

Конструктивные проблемы решаются просто. Необходимо только подобрать из имеющихся в наличии или приобрести подходящие по характеристикам комплектующие.

Мнение эксперта

Изосимов Владимир Николаевич

Электрик высшей категории. Специалист по осветительным приборам.

Задать вопрос эксперту

Для схемы с параллельным соединением, следует выбирать стартеры, рассчитанные на рабочее напряжение от 110 вольт.

Кроме удешевления конструкции, последовательное соединение имеет те же достоинства и недостатки, что и классическое ЭмПРА подключение.

Параллельное соединение

Такую схему собрать несложно. Вторая лампа подключается параллельно и имеет отдельный стартер. К одной из ламп, при таком соединении, целесообразно подсоединить фазосдвигающий конденсатор. Это позволит нивелировать один из недостатков схем ЭмПРА – мерцание. Конденсатор сдвинет фазу одной лампы, сгладит общий световой поток и сделает его приятнее для зрения.

Мнение эксперта

Изосимов Владимир Николаевич

Электрик высшей категории. Специалист по осветительным приборам.

Задать вопрос эксперту

Стартеры при такой сборке следует устанавливать на 220 вольт.

К плюсам электромагнитных схем, параллельное соединение добавляет еще два:

  1. Экономия средств на одном дросселе.
  2. Сглаженный световой поток.

Электронный балласт

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.

фото 4фото 4При этом сохранились и улучшились все характеристики светового потока. Равномерное, без характерного мерцания освещение стабильно даже при колебаниях напряжения в сети.

Этого удалось достичь благодаря повышенной частоте тока, подаваемого на лампы и большим коэффициентом полезного действия электронных устройств.

Плавный запуск и мягкий рабочий режим позволили почти вдвое увеличить срок эксплуатации ламп. Дополнительно появилась возможность плавного управления яркостью светильника. Необходимость использования стартеров исчезла. С ними пропали и радиопомехи.

Принцип работы электронного балласта отличается от электромагнитного. При этом, выполняет те же функции: разогрев газа, розжиг и поддержание горения. Но, делает это точнее и мягче. В различных схемах используются полупроводники, конденсаторы, сопротивления и трансформатор.

Электронные балласты могут иметь разные схематические исполнения в зависимости от применяемых компонентов. Упрощенно, прохождение тока по схеме можно описать следующим алгоритмом:

  1. Напряжение поступает на выпрямитель.
  2. Выпрямленный ток обрабатывается электронным преобразователем, посредством микросхемы или автогенератора.
  3. Далее напряжение регулируется тиристорными ключами.
  4. Впоследствии один канал фильтруется дросселем, другой конденсатором.
  5. И по двум проводам напряжение поступает на пару контактов лампы.
  6. Другая пара контактов лампы замкнута через конденсатор.

Выгодным отличием электронных систем является то, что напряжение, поступающее на контакты ламп имеет большую, чем у электромагнитных, частоту. Она варьируется от 25 до 140 кГц. Именно поэтому в системах ЭПРА мерцание светильников сведено к минимуму и их свет менее утомителен для человеческих глаз.

Схемы подключения ламп к ЭПРА и их мощность, большинство производителей указывают на верхней стороне устройства. Поэтому потребители имеют наглядный пример, как правильно собрать и подключить прибор в сеть.

В электронных балластах предусмотрено различное количество подключаемых ламп разной мощности, например:

  • К дросселям Philips серии HF-P можно подключить от 1 до 4 трубок, мощностью от 14 до 40 Вт.
  • Дроссели Helvar серии EL предусмотрены для одной – четырех ламп, мощностью от 14 до 58 Вт.
  • QUICKTRONIC торговой марки Osram типа QTР5 также имеют возможность управлять одной – четырьмя лампами, мощностью 14 – 58 Вт.

Электронные приборы имеют массу достоинств, из которых можно выделить следующие:

  • небольшой вес и малую величину устройства;
  • быстрое и сберегающее люминесцентную лампу, плавное включение;
  • отсутствует видимое глазу мерцание света;
  • большой коэффициент мощности, примерно 0,95;
  • прибор не греется;
  • экономия электроэнергии в размере 20%;
  • высокий уровень пожарной безопасности и отсутствие рисков в процессе работы;
  • большой срок службы люминесцентов;
  • отсутствие высоких требований к температуре окружающей среды;
  • способность автоматической подстройки к параметрам колбы;
  • отсутствие шумов во время работы;
  • возможность плавной регулировки светового потока.

Отмечаемый многими, единственный минус электронных систем это их цена. Но она оправдывается достоинствами.

Мнение эксперта

Изосимов Владимир Николаевич

Электрик высшей категории. Специалист по осветительным приборам.

Задать вопрос эксперту

При покупке электронного балансового устройства не следует слишком экономить. Зачастую дешевые приборы оказываются всего лишь умножителями напряжения. Они не берегут лампы и опасны для жизни.

Использование умножителей напряжения

Умножители напряжения для запуска люминесцентных ламп не получили широкого распространения. Такие схемы применяют любители, собирая их кустарным способом.

Они просты, дешевы и достаточно стабильны. Состоят из четырех конденсаторов и четырех диодов. Иногда дополняются конденсаторами.

Принцип работы заключается в ступенчатом увеличении величины напряжения на контактах лампы. Высокое напряжение вызывает пробой газовой среды без ее разогрева, и позволяет запустить даже вышедшие из строя лампы.

Но, умножитель напряжения имеет один большой минус.

Мнение эксперта

Изосимов Владимир Николаевич

Электрик высшей категории. Специалист по осветительным приборам.

Задать вопрос эксперту

Напряжение на контактах ламп может быть очень высоким, доходить до 1 тыс. вольт и выше. Такие схемы опасны для окружающих.

Учитывая опасность поражения электрическим током, умножители напряжения не используются в промышленных разработках.

Люминесцентные светильники постепенно уступают свои позиции более современным LED приборам освещения. Но пока еще достаточно популярны благодаря своей экономичности, простоте эксплуатации, надежности и приемлемой стоимости. Простота схем подключения, позволяет самостоятельно устанавливать люминесцентные приборы либо выполнять их замену в случае выхода из строя.

Предыдущая

ЛюминесцентныеДроссели и их назначение при использовании люминесцентных ламп

Следующая

ЛюминесцентныеКуда сдавать: пункты приема энергосберегающих ламп

как собрать, как установить, с дросселем и без

Люминесцентные лампы остаются востребованными приборами освещения несмотря на распространение светодиодных светильников. Это обусловлено их мощностью, эффективностью и отличными показателями цветопередачи. При подключении люминесцентных приборов важно учитывать особенности оборудования.

СодержаниеПоказать

Устройство люминесцентных ламп

Схема подключения обычной люминесцентной лампы значительно отличается от аналогичной схемы приборов накаливания. Они состоят из основных компонентов:

  • плата управления, регулирующая поступление тока;
  • электроды;
  • стеклянная трубка или колба, покрытая люминофором.

Внутри колбы находится смесь паров ртути и инертных газов, и электроды. Входное напряжение вызывает движение частиц, порождая ультрафиолетовое излучение. Однако оно невидимо человеческому глазу. В видимый свет его переводит люминофор, которым покрывается внутренняя поверхность колбы. Изменение состава люминофора меняет оттенок и цветовую температуру освещения.

Устройство люминесцентных осветительных приборов

Процессами управляют стартер и пускорегулирующий аппарат, стабилизирующие напряжение и обеспечивающие равномерное свечение без пульсаций и мерцаний.

Читайте также

Описание люминесцентной лампы

 

Как подключить лампу

Люминесцентную лампу можно подключить несколькими способами. Выбор зависит от условий эксплуатации и предпочтений пользователя.

Подключение с использованием электромагнитного балласта

Распространен метод подключения с использованием стартера и ЭмПРА. Питание в сети запускает стартер, который замыкает биметаллические электроды.

Ограничение тока в схеме осуществляется за счет внутреннего дроссельного сопротивления. Рабочий ток можно увеличить практически в три раза. Стремительный нагрев электродов и появление процесса самоиндукции вызывают зажигание.

Подключение при помощи ЭмПРА

Сравнивая метод с другими схемами подключения ламп дневного света, можно сформулировать недостатки:

  • значительный расход электроэнергии;
  • длительный запуск, который может занимать 3 с;
  • схема не способна функционировать в условиях пониженных температур;
  • нежелательное стробоскопическое мигание, негативно влияющее на зрение;
  • дроссельные пластинки по мере износа могут издавать гудение.

Схема включает один дроссель на две лампочки, для одноламповой системы метод не подойдет.

Две трубки и два дросселя

В данном случае реализуется последовательное подключение нагрузок с подачей фазы на вход сопротивления.

Выход через фазу соединяется с контактом осветительного прибора. Второй контакт направляется на нужный вход стартера.

Схема с двумя трубками и двумя дросселями

От стартера контакт идет к лампе, а свободный полюс — к нулю схемы. Так же подключается второй светильник. Подсоединяется дроссель, после чего монтируется колба.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя

Для подсоединения двух осветительных приборов от одного стабилизатора потребуется два стартера. Схема экономная, поскольку дроссель это наиболее дорогой компонент системы. Схема показана на рисунке ниже.

Схема подключения двух светильников от одного дросселя

Электронный балласт

Электронный балласт представляет собой современный аналог традиционного электромагнитного стабилизатора. Он значительно улучшает пуск схемы и делает использование осветительного прибора более комфортным.

Такие аппараты не гудят во время работы и потребляют значительно меньше электроэнергии. Мерцаний не появляется даже при низких частотах напряжения.

Поступающий на нагрузку ток выпрямляется через диодный мост. При этом напряжение сглаживается, а конденсаторы гарантируют стабильную подачу электроэнергии.

Подключение с помощью электронного балласта

Обмотки трансформатора в данном случае включаются противофазно, а генератор нагружается высокочастотным напряжением. При подаче резонансного напряжения внутри колбы происходит пробой газовой среды, который порождает необходимое свечение.

Сразу после розжига сопротивление и подаваемое на нагрузку напряжение падают. Запуск при помощи схемы обычно занимает не более секунды. Причем можно легко использовать источники освещения без стартера.

Использование умножителей напряжения

Использование умножителей напряжения

Метод помогает использовать люминесцентную лампу без электромагнитной балансировки. В ряде случаев он наиболее эффективен и продлевает срок службы аппарата. Даже перегоревшие приборы способны проработать некоторое время при мощностях, не превышающих 40 Вт.

Схема выпрямления дает значительное ускорение и возможность увеличить напряжение в два раза. Для  его стабилизации используются конденсаторы.

Тематическое видео: Подробно про умножитель напряжения

Важно помнить, что люминесцентные лампочки не предназначены для работы с постоянным током. С течением времени ртуть скапливается в определенном участке, что снижает яркость. Для восстановления показателя необходимо периодически менять полярность, переворачивая колбу. Можно установить переключатель, чтобы не разбирать прибор.

Подключение без стартера

Схема подключения без стартера

Стартер увеличивает время разогрева прибора. Однако он недолговечен, поэтому пользователи задумываются о подключении освещения без него через вторичные трансформаторные обмотки.

В продаже можно найти аппараты с маркировкой RS, которая говорит о возможности подключения без стартера. Установка такого элемента в осветительный прибор помогает значительно сократить время зажигания.

Последовательное подключение двух лампочек

Метод предполагает работу двух ламп с одним балластом.  Для реализации требуется индукционный дроссель и стартеры.

Необходимо к каждой лампе подключить стартер, соблюдая параллельность соединения. Свободные контакты схемы направляются в сеть через дроссель. К контактам подсоединяются конденсаторы, снижающие помехи и стабилизирующие напряжение.

Высокие стартовые токи в схеме нередко вызывают залипание контактов в переключателях, поэтому подбирайте качественные модели, на которые показатели сети не сильно влияют.

Как проверить работоспособность лампы

После подключения проверьте работоспособность схемы тестером. Сопротивление катодных нитей не должно превышать 10 Ом.

Проверка работоспособности схемы

Иногда тестер показывает бесконечное сопротивление. Это не значит, что лампу пора выбрасывать. Прибор можно включать холодным запуском. Обычно контакты стартера разомкнуты, а конденсатор не пропускает постоянный ток. Однако после нескольких прикосновений щупами показатель стабилизируется и опустится до нескольких десятков Ом.

Замена лампы

Как и другие источники света, люминесцентные приборы выходят из строя. Единственным выходом будет замена основного элемента.

Замена лампы дневного света

Процесс замены на примере потолочного светильника Армстронг:

  1. Осторожно разбирается светильник. С учетом указанных на корпусе стрелочек колба поворачивается по оси.
  2. Повернув колбу на 90 градусов, можно опустить ее вниз. Контакты сместятся и выйдут через отверстия.
  3. Новую колбу поместить в паз, следя за попаданием контактов в соответствующие отверстия. Установленную трубку повернуть в противоположную сторону. Фиксация сопровождается щелчком.
  4. Включить осветительный прибор и проверить работоспособность.
  5. Собрать корпус и установить рассеивающий плафон.

Читайте также

Как заменить лампу дневного света

 

Если недавно установленная колба снова перегорела, имеет смысл проверить дроссель. Возможно, именно он подает на прибор слишком большое напряжение.

Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт.

Схема и ремонт люминесцентных энергосберегающих ламп

В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется специальная схема.

Благодаря этому такие лампы легко установить в патрон взамен обычной лампочки накаливания со стандартным цоколем E27 и E14. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.

Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.

Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 %. Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.

Устройство компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).

Компактная люминесцентная лампа с электронным балластом (сокращённо КЛЛ) состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого она устанавливается в стандартном патроне.

Внутри корпуса размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц. В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема КЛЛ показана на рисунке.

По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые модели, к примеру, выпускаемые под брендом Navigator и ERA. Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами. В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.

Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, показанных на схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серии MJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003. Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.

Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.

Диодный мост, выполненный на элементах VD1 – VD4 служит для выпрямления переменного тока. Электролитический конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост и конденсатор С2 являются простейшим сетевым выпрямителем. С конденсатора C2 постоянное напряжение поступает на преобразователь. Диодный мост может выполняться как на отдельных элементах (4 диодах), либо может применяться диодная сборка.

При своей работе преобразователь генерирует высокочастотные помехи, которые нежелательны. Конденсатор С1, дроссель (катушка индуктивности) L1 и резистор R1 препятствуют распространению высокочастотных помех по электросети. В некоторых лампах, видимо из экономии 🙂 вместо L1 устанавливают проволочную перемычку. Также, во многих моделях нет предохранителя FU1, который указан на схеме. В таких случаях, разрывной резистор R1 также играет роль простейшего предохранителя. В случае неисправности электронной схемы потребляемый ток превышает определённое значение, и резистор сгорает, разрывая цепь.

Дроссель L2 обычно собран на Ш-образном ферритовом магнитопроводе и внешне выглядит как миниатюрный броневой трансформатор. На печатной плате этот дроссель занимает довольно внушительное пространство. Обмотка дросселя L2 содержит 200 – 400 витков провода диаметром 0,2 мм. Также на печатной плате можно найти трансформатор, который указан на схеме как T1. Трансформатор T1 собран на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром около 10 мм. На трансформаторе намотаны 3 обмотки монтажным или обмоточным проводом диаметром 0,3 – 0,4 мм. Число витков каждой обмотки колеблется от 2 – 3 до 6 – 10.

Колба люминесцентной лампы имеет 4 вывода от 2 спиралей. Выводы спиралей подключаются к электронной плате методом холодной скрутки, т.е без пайки и прикручены на жёсткие проволочные штыри, которые впаяны в плату. В лампах малой мощности, имеющих малые габариты, выводы спиралей запаиваются непосредственно в электронную плату.

Ремонт бытовых люминесцентных ламп с электронным балластом.

Производители компактных люминесцентных ламп заявляют, что их ресурс в несколько раз больше, чем обычных ламп накаливания. Но, несмотря на это бытовые люминесцентные лампы с электронным балластом выходят из строя довольно часто.

Связано это с тем, что в них применяются электронные компоненты, не рассчитанные на перегрузки. Также стоит отметить высокий процент бракованных изделий и невысокое качество изготовления. По сравнению с лампами накаливания стоимость люминесцентных довольно высока, поэтому ремонт таких ламп оправдан хотя бы в личных целях. Практика показывает, что причиной выхода из строя служит в основном неисправность электронной части (преобразователя). После несложного ремонта работоспособность КЛЛ полностью восстанавливается и это позволяет сократить денежные расходы.

Перед тем, как начать рассказ о ремонте КЛЛ, затронем тему экологии и безопасности.

Опасность люминесцентных ламп и рекомендации по использованию.

Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что в колбе присутствуют пары ртути. Если её разбить, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности.

При повреждении колбы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью.

Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.

Наличие в колбе высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным.

Разборка люминесцентной лампы с электронным балластом.

Несмотря на простоту разборки компактной люминесцентной лампы, следует быть аккуратным и не допускать разбития колбы. Как уже говорилось, внутри колбы присутствуют пары ртути, опасные для здоровья. К сожалению, прочность стеклянных колб невысока и оставляет желать лучшего.

Для того чтобы вскрыть корпус где размещена электронная схема преобразователя, необходимо острым предметом (узкой отвёрткой) разжать пластмассовую защёлку, которая скрепляет две пластмассовые части корпуса.

Далее следует отсоединить выводы спиралей от основной электронной схемы. Делать это лучше узкими плоскогубцами подхватив конец вывода провода спирали и отмотать витки с проволочных штырей. После этого стеклянную колбу лучше поместить в надёжное место, чтобы не допустить её разбития.

Оставшаяся электронная плата соединена двумя проводниками со второй частью корпуса, на которой смонтирован стандартный цоколь E27 (E14).

Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.

При восстановлении КЛЛ первым делом следует проверить целостность нитей накала (спиралей) внутри стеклянной колбы. Целостность нитей накала просто проверить с помощью обычного омметра. Если сопротивление нитей мало (единицы Ом), то нить исправна. Если же при замере сопротивление бесконечно велико, то нить накала перегорела и применить колбу в данном случае невозможно.

Наиболее уязвимыми компонентами электронного преобразователя, выполненного на основе уже описанной схемы (см. принципиальную схему), являются конденсаторы.

Если люминесцентная лампа не включается, то следует проверить на пробой конденсаторы C3, C4, C5. При перегрузках эти конденсаторы выходят из строя, т.к приложенное напряжение превосходит напряжение, на которое они рассчитаны. Если лампа не включается, но колба светиться в районе электродов, то возможно пробит конденсатор C5.

В таком случае преобразователь исправен, но поскольку конденсатор пробит, то в колбе не возникает разряд. Конденсатор C5 входит в колебательный контур, в котором в момент запуска возникает высоковольтный импульс, приводящий к появлению разряда. Поэтому если конденсатор пробит, то лампа не сможет нормально перейти в рабочий режим, а в районе спиралей будет наблюдаться свечение, вызываемое разогревом спиралей.

Холодный и горячий режим запуска люминесцентных ламп.

Бытовые люминесцентные лампы бывают двух типов:

Если КЛЛ загорается сразу после включения, то в ней реализован холодный запуск. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.

Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала. Известно, что холодная нить накала имеет меньшее сопротивление, чем разогретая. Поэтому, при холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать её перегорание.

Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что они сгорают как раз в момент включения.

Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала включается позистор (PTC — терморезистор). На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.

В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для её зажжения. Но в таком случае нити накала плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор. В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.

В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах. Происходит плавный горячий запуск лампы. В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим.

Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа попросту не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обратить на него внимание.

Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.

Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-n переходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Устройство и схема включения люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа (ЛЛ) представляет собой источник света, создаваемый электрическим разрядом в среде паров ртути и инертного газа. При этом возникает невидимое ультрафиолетовое свечение, действующее на слой люминофора, нанесенный изнутри на стеклянную колбу. Типовая схема включения люминесцентной лампы представляет собой пускорегулирующее устройство с электромагнитным балластом (ЭмПРА).

Устройство и описание ЛЛ

Колба большинства ламп всегда имела цилиндрическую форму, но сейчас она может быть в виде сложной фигуры. На торцах в нее вмонтированы электроды, конструктивно похожие на некоторые спирали ламп накаливания, изготовленные из вольфрама. Они подпаяны к расположенным снаружи штырькам, на которые подается напряжение.

Газовая электропроводная среда внутри ЛЛ имеет отрицательное сопротивление. Оно проявляется в снижении напряжения между противоположными электродами при росте тока, который необходимо ограничивать. Схема включения люминесцентной лампы содержит балластник (дроссель), основное назначение которого — создание большого импульса напряжения для ее зажигания. Кроме него в ЭмПРА входит стартер — лампа тлеющего разряда с размещенными внутри нее двумя электродами в среде инертного газа. Один из них изготовлен из биметаллической пластины. В исходном состоянии электроды разомкнуты.

Принцип работы ЛЛ

Стартерная схема включения люминесцентных ламп работает следующим образом.

  1. На схему подается напряжение, но сначала через ЛЛ ток не идет из-за большого сопротивления среды. По спиралям катодов ток проходит и разогревает их. Кроме того, он поступает также на стартер, для которого подаваемого напряжения достаточно, чтобы внутри возник тлеющий разряд.
  2. При разогреве контактов пускателя от проходящего тока биметаллическая пластина замыкается. После этого проводником становится металл, и разряд прекращается.
  3. Биметаллический электрод остывает и размыкает контакт. При этом дроссель выдает импульс высокого напряжения из-за самоиндукции, и ЛЛ зажигается.
  4. Через лампу идет ток, который затем в 2 раза уменьшается, поскольку напряжение на дросселе падает. Его недостаточно для повторного запуска стартера, контакты которого остаются разомкнутыми при горении ЛЛ.

Схема включения двух ламп люминесцентных, установленных в одном светильнике, предусматривает использование для них одного общего дросселя. Они подключаются последовательно, но на каждой лампе установлено по одному параллельному стартеру.

Недостатком светильника является отключение второй лампы, если одна из них вышла из строя.

Важно! С люминесцентными лампами необходимо использовать специальные выключатели. У бюджетных устройств стартовые токи большие, и контакты могут залипать.

Бездроссельное включение люминесцентных ламп: схемы

Несмотря на дешевизну, электромагнитные балласты имеют недостатки. Они и явились причиной создания электронных схем зажигания (ЭПРА).

Как запускается ЛЛ с ЭПРА

Бездроссельное включение люминесцентных ламп производится через электронный блок, в котором формируется последовательное изменение напряжения при их зажигании.

Достоинства электронной схемы запуска:

  • возможность пуска с любой временной задержкой;
  • не нужны массивный электромагнитный дроссель и стартер;
  • отсутствие гудения и моргания ламп;
  • высокая светоотдача;
  • легкость и компактность устройства;
  • больший срок эксплуатации.

Современные электронные балласты обладают компактными размерами и низким потреблением энергии. Их называют драйверами, помещая в цоколь малогабаритной лампы. Бездроссельное включение люминесцентных ламп позволяет использовать обычные стандартные патроны.

Система ЭПРА преобразует сетевое переменное напряжение 220 В в высокочастотное. Сначала разогреваются электроды ЛЛ, а затем подается высокое напряжение. При высокой частоте повышается КПД и полностью исключается мерцание. Схема включения люминесцентной лампы может обеспечивать холодный запуск или с плавным увеличением яркости. В первом случае срок эксплуатации электродов существенно сокращается.

Повышенное напряжение в электронной схеме создается через колебательный контур, приводящий к резонансу и зажиганию лампы. Запуск совершается намного легче, чем в классической схеме с электромагнитным дросселем. Затем также снижается напряжение до необходимого значения удерживания разряда.

Выпрямление напряжения осуществляется диодным мостом, после чего оно сглаживается параллельно подключенным конденсатором С1. После подключения к сети сразу заряжается конденсатор С4 и пробивается динистор. Запускается полумостовой генератор на трансформаторе TR1 и транзисторах Т1 и Т2. При достижении частоты 45-50 кГц создается резонанс c помощью последовательного контура С2, С3, L1, подключенного к электродам, и лампа зажигается. В этой схеме также есть дроссель, но с очень малыми габаритами, позволяющими поместить его в цоколь лампы.

ЭПРА имеет автоматическую подстройку под ЛЛ по мере изменения характеристик. Через некоторое время для изношенной лампы требуется повышение напряжения для зажигания. В схеме ЭмПРА она просто не запустится, а электронный балласт подстраивается под изменение характеристик и тем самым позволяет эксплуатировать устройство в благоприятных режимах.

Преимущества современных ЭПРА следующие:

  • плавное включение;
  • экономичность работы;
  • сохранение электродов;
  • исключение мерцания;
  • работоспособность при низкой температуре;
  • компактность;
  • долговечность.

Недостатками являются более высокая стоимость и сложная схема зажигания.

Применение умножителей напряжения

Способ дает возможность включать ЛЛ без электромагнитного балласта, но применяется преимущественно для продления жизни лампам. Схема включения сгоревших люминесцентных ламп позволяет им проработать еще некоторое время, если мощность не превышает 20-40 Вт. При этом нити накала могут быть как целыми, так и перегоревшими. В обоих случаях выводы каждой нити накала нужно закоротить.

После выпрямления напряжение удваивается, и лампа загорается моментально. Конденсаторы С1, С2 выбираются под рабочее напряжение 600 В. Их недостаток заключается в больших габаритах. Конденсаторы С3, С4 устанавливают слюдяные на 1000 В.

ЛЛ не предназначена для питания постоянным током. Со временем ртуть скапливается около одного из электродов, и свечение ослабевает. Для его восстановления изменяют полярность, перевернув лампу. Можно установить переключатель, чтобы ее не снимать.

Бесстартерная схема включения люминесцентных ламп

Схема со стартером требует долгого разогрева лампы. Кроме того, его иногда приходится менять. В связи с этим существует другая схема с подогревом электродов через вторичные обмотки трансформатора, который также выполняет функцию балласта.

Когда производится включение люминесцентных ламп без стартера, на них должно быть обозначение RS (быстрый старт). Светильник со стартерным запуском здесь не подойдет, поскольку его электроды дольше разогреваются, и спирали быстро перегорят.

Как включить сгоревшую лампу?

Если спирали вышли из строя, ЛЛ можно зажечь без умножителя напряжения, используя обычную схему ЭмПРА. Схема включения перегоревшей люминесцентной лампы незначительно изменяется по сравнению с обычной. Для этого к стартеру последовательно подключают конденсатор, а штырьки электродов замыкают накоротко. После такой небольшой переделки лампа проработает еще какое-то время.

Заключение

Конструкция и схема включения люминесцентной лампы постоянно совершенствуется в сторону экономичности, уменьшения размеров и повышения срока службы. Важно правильно ее эксплуатировать, разбираться во всем многообразии выпускаемых типов и знать эффективные способы подключения.

Схема подключения люминесцентной лампы с дросселем и стартером, с двумя лампами

Содержание статьи:

Качественное равномерное освещение можно создать с помощью разных источников света. В домах, офисах, производствах активно устанавливаются энергосберегающие люминесцентные лампы. Их установка и схема сложнее, чем у лампочек накаливания. Для корректного монтажа мастер должен знать, как функционирует устройство, какие виды бывают и какую схему использовать для подсоединения.

Устройство лампы

Люминесцентные лампы цилиндрической формы

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.

Строение люминесцентной лампы

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. Обязательное условие – один электрод должен быть биметаллической пластиной. Если лампа выключена, электроды разомкнуты. При подаче напряжения они замыкаются.

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.

Принцип работы

Принцип работы люминесцентной лампы

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.

Основные преимущества лампы – экономия электроэнергии, долгий срок службы, яркое свечение. Из недостатков можно выделить невозможность прямого подключения к сети и наличие ртути внутри колбы. Лампы стоят дороже лампочек накаливания, но дешевле светодиодных источников света.

Способы подключения

Существуют различные варианты подключения люминесцентной лампы к сети. Самая популярная схема люминесцентного светильника — подсоединение с использованием электромагнитного балласта.

Схема с электромагнитным балластом (ЭмПРА)

Схема с электромагнитным балластом (ЭмПРА)

Принцип работы данной схемы основывается на том, что при подаче напряжения в стартере возникает разряд, приводящий к замыканию биметаллических электродов. Электрический ток в цепи ограничен внутренним дроссельным сопротивлением. Это приводит к тому, что рабочий ток возрастает почти в 3 раза, электроды резко нагреваются, а после уменьшения температуры возникает самоиндукция, приводящая к зажиганию стартерной люминесцентной лампы.

Минусы схемы люминесцентной лампы с ЭмПРА:

  • Высокие затраты на электроэнергию по сравнению с другими способами.
  • Долгое время запуска – примерно 1-3 секунды. Чем выше износ лампочки, тем дольше она будет зажигаться.
  • Не работает при низких температурах. Это приводит к невозможности использования в подвале или гараже, которые не отапливаются.
  • Стробоскопический эффект. Мерцание негативно сказывается на человеческом зрении и психике, поэтому подобное освещение не рекомендуется использовать на производстве.
  • Гудение при работе.

В схеме предусмотрен один дроссель для двух лампочек. Его индуктивности хватает на оба источника света. Напряжение стартера – 127 В, для светильника с одной лампой потребуется напряжение 220 В.

Есть схема люминесцентной лампы на 220 в с бездроссельным подключением. В ней отсутствует стартер. Такое бесстартерное подключение применяется при перегорании нити накала у лампочки. В конструкции также есть трансформатор и конденсатор для ограничения тока. Для ламп с перегоревшей нитью накала существуют переделки схемы и без трансформатора. Это облегчает конструкцию.

Два дросселя и две трубки

Дроссель

Этот метод применяется для двух ламп. Подключать элементы нужно последовательно:

  • Фаза – на вход дросселя.
  • От выхода дросселя один контакт подсоединить к первой лампе, второй – к первому стартеру.
  • С первого стартера провода идут на вторую пару контактов первой лампы, свободный провод нужно подсоединять к нулю.

Аналогичным образом подключается вторая лампа.

Подключение двух ламп от одного дросселя

Схема на две люминесцентные лампы

Этот вариант используется нечасто, но реализовать его несложно. Двухламповое последовательное подсоединение отличается своей экономностью. Для реализации потребуется индукционный дроссель и пара стартеров.

Схема подключения ламп дневного света от одного дросселя:

  • На штыревой выход ламп параллельным соединением подключается стартер.
  • Свободные контакты подсоединяются к электрической сети через дроссель.
  • Параллельно источникам света подключаются конденсаторы.

Бюджетные выключатели периодически могут залипать из-за повышения стартовых токов. В таком случае рекомендуется использовать высококачественные коммутационные устройства. Это обеспечит долгую и стабильную работу люминесцентной лампы.

Схема с электронным балластом

Схема подключения электронного балласта

Все минусы ЭмПРА привели к тому, что пришлось искать другой способ подключения. В результате электромагнитный балласт был заменен на электронный, работающий не на сетевой частоте 59 Гц, а на высокой 20-60 кГц. Благодаря этому решению исключается моргание света. Такие схемы применяются на производствах.

Визуально балласт представляет собой блок с клеммами. Внутри располагается печатная плата, на которой собирается электронная схема. Важное преимущество электронного балласта – миниатюрные размеры. Поместить блок можно даже в небольшой источник света. Также время запуска меньше, а работает устройство беззвучно. Метод с электронным балластом еще называется бесстартерным.

Собрать схему такого устройства несложно. Обычно она размещена на обратной стороне прибора. На схеме обозначается число лампочек для подсоединения, все поясняющие надписи, информация о технических характеристиках.

Как подключить светильник люминесцентный:

  • Контакты 1 и 2 – к паре контактов с лампы.
  • Контакты 3 и 4 – на оставшуюся пару.

На вход необходимо подать питающее напряжение.

Схема с умножителями напряжения

Для увеличения срока действия  может применяться способ без электромагнитного балласта. Время эксплуатации продляется при условии, что мощность лампы не превышает 40 Вт. Нити накала могут быть перегоревшими – их при любой ситуации следует закоротить.

Такая схема позволяет выпрямить напряжение и повысить его в два раза. Лампа загорается сразу же. Для реализации схемы нужно правильно подобрать конденсаторы. 1 и 2 выбираются на 600 В, 3 и 4 – на 1000 В. Недостаток – большие размеры конденсаторов.

Подсоединение без стартера

Стартер вызывает дополнительный нагрев у люминесцентной лампы. Также он часто выходит из строя, из-за чего эту деталь приходится заменять. Существуют схемы, в которых люминесцентный источник света работает без стартера. Электроды подогреваются до нужного уровня при помощи трансформаторных обмоток, выступающих в роли балласта.

При покупке лампочки нужно обратить внимание на надпись RS – быстрый старт. Именно такие изделия работают без стартера.

Схема с последовательным подключением двух ламп

Схема для последовательного подключения двух ламп

Есть две лампы, которые необходимо соединить при помощи одного балласта последовательным образом. Для выполнения подобных работ потребуются следующие компоненты:

  • Индукционный дроссель.
  • Два стартера.
  • Два люминесцентных светильника.

Схема подключения люминесцентной лампы следующая:

  • К каждой лампе подключается стартер параллельно на штыревой вход на торце колбы.
  • Оставшиеся контакты следует подключить в электрическую сеть через дроссель.
  • На контакты лампочек подключаются конденсаторы. Они необходимы для того, чтобы уменьшить интенсивность помех и реактивную мощность.

Конденсаторы выбираются с учетом нагрузки.

Замена люминесцентных ламп

Чтобы снять люминесцентную лампу, необходимо повернуть в том направлении, которое указано на держателе

Люминесцентный источник света отличается от классических галогеновых ламп и изделий с нитью накала длительным сроком службы. Но даже такие надежные лампочки могут выйти из строя, из-за чего их приходится заменять.

Выполнить замену можно следующим образом:

  • Разобрать светильник. Важно аккуратно снимать все детали, чтобы прибор не повредился. Люминесцентные трубки нужно поворачивать вокруг оси в отмеченном направлении. Оно указывается на держателе стрелками.
  • После поворота на 90 градусов трубку следует опустить. Тогда контакты легко выйдут из соответствующего отверстия.
  • Визуально осмотреть целостность лампочки, нитей накала. Если зрительных проблем нет, поломка может быть вызвана внутренними компонентами.
  • Следует взять новый источник света. Его контакты должны находиться в вертикальном положении и помещаться в отверстие. После установки лампочки ее нужно прокрутить в обратном положении.

Снимать прибор нужно аккуратно, чтобы не разбить стеклянную колбу. Внутри находится ртуть, которая опасна для здоровья.

После того как система собрана, можно подавать питающее напряжение, выполнять включение и приступать к тестированию. Финальным шагом будет установка защитного плафона на светильник.

Проверка работоспособности

Прозвонка электродов мультиметром

Выполнить проверку собранной системы можно с помощью тестера, который проверяет нити накала. Его допустимое сопротивление должно составлять 10 Ом.

Если тестирующее устройство показало бесконечное сопротивление, лампочка подходит только для использования в режиме холодного запуска. Также бесконечность может показываться при неисправности источника света. Нормальное сопротивление, которое должен показывать тестер, достигает несколько сотен Ом. Это связано с тем, что в обычном состоянии контакты стартера находятся в разомкнутом виде. При этом конденсатор не пропускает постоянный ток.

Если коснуться щупами мультиметра дроссельных выводов, сопротивление будет постепенно падать до постоянного значения в несколько десятков Ом.

Точное значение определить нельзя при помощи обычного тестера. Но на некоторых приборах есть функция измерения индуктивности. Тогда по данным ЭмПРА можно проверить значения. В случае их несовпадения можно судить о проблемах с прибором.

3 схемы подключения люминесцентной лампы без дросселя и стартера.

подключение лампы дневного света без дросселя и стартера

Лампы
дневного света несмотря на всю их «живучесть», по сравнению с
обычными лампочками накаливания, в один прекрасный момент также выходят из
строя и перестают светить.

Конечно,
срок их службы не сравнить со светодиодными моделями, но как оказывается, даже
при серьезной поломке, все эти ЛБ или ЛД светильники опять можно восстановить
без каких либо серьезных капитальных затрат.

В первую очередь вам нужно выяснить, что же именно сгорело:

  • сама люминесцентная лампочка

Как это сделать и быстро проверить все эти элементы, читайте в отдельной статье.

как проверить лампу дневного света дроссель стартер

Если сгорела сама лампочка и вам надоел такой свет, то вы легко можете перейти на светодиодное освещение, без какой-либо серьезной модернизации светильника. Причем делается это несколькими способами.

Одна из
наиболее серьезных проблем — это вышедший из строя дроссель.

как проверить дроссель лампы дневного света

Большинство
при этом считают такой люминесцентный светильник полностью негодным и
выбрасывают его, либо перемещают в кладовку на запчасти для остальных.

Сразу оговоримся, что запустить ЛБ светильник без дросселя, просто выкинув его из схемы и не поставив туда чего-нибудь другого, у вас не получится. В статье пойдет речь об альтернативных вариантах, когда этот самый дроссель можно заменить другим элементом, имеющимся у вас под рукой дома.

Как запустить лампу дневного света без дросселя

Что советуют делать в таких случаях самоделкины и радиолюбители? Они рекомендуют применить, так называемую бездроссельную схему включения люминесцентных ламп.

бездроссельная схема включения лампы дневного света

В ней
используется диодный мост, конденсаторы, балластное сопротивление. Несмотря на
некоторые преимущества (возможность запуска сгоревших ламп дневного света), все
эти схемы для рядового пользователя темный лес. Ему гораздо проще купить новый
светильник, чем паять и собирать всю эту конструкцию.

как собрать бездроссельную схему запуска ламп дневного света

Поэтому сперва рассмотрим другой популярный способ запуска ЛБ или ЛД ламп со сгоревшим дросселем, который будет доступен каждому. Что вам для этого потребуется?

Вам
понадобится старая сгоревшая энергосберегающая лампочка с обычным цоколем Е27.

энергосберегающая лампочка что внутри

Конечно,
схему с ее использованием нельзя считать абсолютно бездроссельной, так как на
плате энергосберегайки дроссель все таки присутствует. Просто он по габаритам
гораздо меньше, так как экономка работает на частотах до нескольких десятков
килогерц.

Этот
минидроссель ограничивает ток через лампу и дает высоковольтный импульс для
зажигания. Фактически это ЭПРА в миниатюрном варианте.

Раньше была
большая рекламная компания по замене ламп накаливания на энергосберегающие. Сегодня
уже их активно меняют на светодиодные.

Выкидывать в мусорку экономки не рекомендуется, впрочем как и отдельные модели светодиодных.

можно ли выбрасывать светодиодные лампочки в мусорку

Поэтому
некоторые сознательные и бережливые граждане, которые еще не сдали их в
специальные пункты приема, хранят подобные изделия у себя на полках в
шкафчиках.

зачем хранить сгоревшие энергосберегающие лампочки

Меняют их не зря. Эти лампочки в рабочем состоянии очень вредны для здоровья, как в плане пульсаций света, так и в отношении излучения опасного ультрафиолета.

Хотя ультрафиолет не всегда бывает вреден. И порой приносит нам много пользы.

лампы от комаров инсектицидные лампы работают ли они

При этом не забывайте, что теми же самыми негативными факторами, в равной степени обладают и линейные люминесцентные модели. Именно ими активно пугают любителей выращивать растения под светом фитоламп.

вред от фитоламп мифы или правда

Но вернемся к нашим энергосберегайкам. Чаще всего у них перестает работать светящаяся спиральная трубка (пропадает герметичность, разбивается и т.д.).

негодная энергосберегающая лампочка вторая жизнь

При этом схема и внутренний блок питания остаются целыми и невредимыми. Их то и можно использовать в нашем деле.

Сперва разбираете лампочку. Для этого по линии разъема, тонкой плоской отверткой вскрываете и разделяете две половинки.

как разобрать энергосберегающую лампочку

При разделении ни в коем случае не держитесь за стеклянную трубчатую колбу.

разбор экономки энергосберегающей лампочки как правильно

Далее вытаскиваете плату. На ней находите места, к которым подключаются проводки от «нитей накала» колбы. Они обычно идут в виде штырьков.

куда в энергосберегающей лампе подключаются нити накала

При разборе запомните, какая пара куда подключена. Эти штырьки могут находиться как с одной стороны платы, так и с разных сторон.

  • куда подключать люминисцентную лампу к энергосберегающей
  • куда подключать люминисцентную лампу к энергосберегающей

Всего у вас
должно быть 4 контакта, куда вам и следует подпаять в дальнейшем провода.

Ну и
естественно не забываем про питание 220В. Это те самые жилки, которые идут от
цоколя.

куда подключать питание 220в на плату энергосберегающей лампочки через предохранитель

Все что
нужно сделать далее, это припаять по два проводника к каждому контакту на плате
(от бывших нитей накала трубок) и вывести их к боковым штырькам лампы дневного
света.

схема подключения люминесцентной лампы дневного света без дросселя и стартера

То есть, отдельно два провода справа и два провода слева. После чего, остается только подать напряжение 220В на схему энергосберегайки.

Лампочка дневного света будет прекрасно гореть и нормально работать. Причем для запуска вам даже не нужен стартер. Все подключается напрямую.

как запустить лампу дневного света без дросселяподключение лампы дневного света без дросселя

Если стартер
в схеме присутствует, его придется выкинуть или зашунтировать.

Как выбрать мощность энергосберегающей лампы

Запускается такой светильник моментально, в отличие от долгих морганий и мерцаний привычных ЛБ и ЛД моделей.

разные размеры светоидодных ламп для переделки под светильники дневного света

Какие есть недостатки у такой схемы подключения? Во-первых, рабочий ток в энергосберегайках при равной мощности, меньше чем у линейных ламп дневного света. Чем это чревато?

что такое индукционная лампа сравнение с ДРЛ ДНаТ люминесцентными и светодиодными

А тем, что выбрав экономку равной или меньшей по мощности с ЛБ, ваша плата будет работать с перегрузкой и в один прекрасный момент бабахнет. Чтобы этого не случилось, мощности плат от экономок в идеале должны быть на 20% больше, чем у ламп дневного света.

То есть, для модели ЛДС на 36Вт, берите плату от лапочки на 40Вт и выше. Ну и так далее, в зависимости от пропорций.

таблица соответствий мощности разных ламп освещения

Если вы
переделываете светильник с одним дросселем на две лампочки, то учитывайте
мощности обеих.

схема подключения люминесцентной лампы с одним дросселем и двумя лампочками

Почему еще
нужно брать именно с запасом, а не подбирать мощность КЛЛ равную мощности ламп
дневного света? Дело в том, что в безымянных и недорогих лампочках КЛЛ,
реальная мощность всегда на порядок меньше заявленной.

Поэтому не
удивляйтесь, когда подключив к старому советскому светильнику ЛБ-40, плату от
китайской экономки на те же самые 40Вт, вы в итоге получите негативный результат.
Это не схема не работает — это качество товаров из поднебесной не соответствует
«железобетонным» советским гостам.

2 схемы бездроссельного включения ламп дневного света

Если вы все таки намерены собрать более сложную конструкцию, при помощи которой запускаются даже сгоревшие линейные светильники, то давайте рассмотрим и такие случаи.

Самый простейший вариант — это диодный мост с парой конденсаторов и подключенная последовательно в цепь в качестве балласта, лампочка накаливания. Вот схема такой сборки.

бездроссельная схема включения лампы дневного света

Главное
преимущество ее в том, что подобным образом можно запустить светильник не
только без дросселя, но и перегоревшую лампу, у которой вообще нет целых
спиралей на штырьковых контактах.

спираль на лампе дневного света

Для трубок
мощностью 18Вт подойдут следующие компоненты:

  • диодный мост GBU408

диодный мост GBU408

  • конденсатор 2нФ (до 1кв)
  • конденсатор 3нФ (до 1кв)
  • лампочка накаливания 40Вт

Для трубок в
36Вт или 40Вт емкости конденсаторов следует увеличить.  Все элементы соединяются вот таким образом.

как подключить сгоревшую люминесцентнрую лампочку через диодный мост

После чего схемка подключается к лампе дневного света.

подключение сгоревшей лампы дневного света

Вот еще одна
подобная бездроссельная схема.

бездроссельная схема запуска лампы дневного света

Диоды подбираются с обратным напряжением не менее 1kV. Ток будет зависеть от тока светильника (от 0,5А и более).

Зажигаем сгоревшую лампу

В данной схеме при сгоревшей лампе двойные штырьки на концах замыкаются между собой.

зачем замыкать штфрьки на лампе дневного света при включении без дросселя

Подбор компонентов в зависимости от мощности лампы, делайте ориентируясь на табличку ниже.

подбор конденсаторов и диодов для бездроссельной схемы запуска люминесцентной лампы

Если лампочка целая, перемычки все равно устанавливаются. При этом не требуется предварительный разогрев спиралей до 900 градусов, как в исправных моделях.

Электроны
необходимые для ионизации, вырываются наружу и при комнатной температуре, даже
если спираль и перегорела. Все происходит за счет умноженного напряжения.

ультрафиолетовой свечение внутри люминесцентных ламп

Весь процесс
выглядит следующим образом:

  • первоначально в колбе разряд отсутствует
  • затем на концы подается умноженное напряжение
  • свет внутри за счет этого моментально зажигается

свет от ламп дневного света

  • далее загорается лампочка накаливания, которая своим сопротивлением ограничивает максимальный ток
  • в колбе постепенно стабилизируется рабочее напряжение и ток
  • лампочка накаливания немного тускнеет

Недостатки
подобной сборки:

  • низкий уровень яркости
  • повышенная пульсация

пульсации света светодиодных ламп какой вред здоровью наносят как влияют на глаза

А еще при питании люминесцентных ламп постоянным напряжением, вам придется очень часто менять полярность на крайних электродах колбы. Проще говоря, перед каждым новым включением переворачивать лампу.

В противном
случае пары ртути будут собираться только возле одного из электродов и
светильник без периодического обслуживания долго не протянет. Это явление
называется катафорез или унос паров ртути в катодный конец светильника.

из-за чего оьбразуются почерения на концах люминесцентной лампы

Там где
подключен «плюс», яркость будет меньше и этот край начнет чернеть
значительно быстрее.

Особенно это
заметно при монтаже светильников ЛБ в холодных помещениях — гараж, сарай,
коридор, подвал. Если колба не прогрета, она может даже не запуститься.

В этом
случае стоит до нее дотронуться теплой рукой и она тут же начинает гореть.

почему лампа дневного света загорается при дотрагивании рукой

Поэтому
запомните — люминесцентная лампа это источник света переменного тока.
Постоянный ей противопоказан и убивает лампу. Особенно импортные дохнут очень
быстро.

люминесцентные лампы для освещения аквариума и растений в нем

Еще один
минус подобных диодных схем, про который мало кто говорит — итоговый ток
потребления из розетки. Для 40Вт ЛБ лампочки при не идеально подобранных
компонентах, ток потребления из сети 220В может доходить до 1А.

А это даже
превышает нагрузку обычной лампы накаливания в 200Вт. Вот это экономия у вас
получится!

Поэтому какой из способов подойдет именно вам, решайте сами, исходя из имеющихся под рукой запчастей и познаний в электронике.

Как подключить люминесцентную лампу с традиционным электромагнитным дросселем, с электронным дросселем, с перегоревшими нитями разогрева, а также полезные советы для увеличения срока эксплуатации ламп

Схема подключения люминесцентных ламп — это графическое изображение соединения различных деталей, совместная работа которых обеспечивает излучение света осветительным прибором.

Правильно выполненное подключение обеспечит максимально возможное время эксплуатации ламп, снизит создающее некомфортность гудение электромагнитного балласта, но и обеспечит существенную экономию электроэнергии по сравнению с лампами накаливания – более пятнадцати процентов. Люминесцентные  лампы при работе излучают намного меньшее количество тепла, чем традиционные лампы накаливания. Это дает возможным применять для дизайнерского оформления светильников даже те материалы, которые представляют опасность с позиций легкой возгораемости.

Подключить люминесцентную лампу намного сложнее, чем обычную лампу накаливания. Это вызвано характером получения видимого света, используемого для освещения.

 

Как происходит процесс включения лампы дневного света

Люминесцентная лампа — это своеобразный трансформатор, преобразующий частоты света – недоступного зрению ультрафиолетового излучения в видимый свет, излучаемый атомами вещества, из которого изготавливается слой внутреннего покрытия лампы.

Как происходит включение люминесцентной лампы

Конструкционно люминесцентная лампа выполнена как герметичнаф стеклянная колба, внутрь которой закачена специальная смесь газов. Состав смеси подбирается так, чтобы потребность в электроэнергии для процесса ионизации атомов газовой смеси требовалось значительно меньше, чем для обеспечения работы лампы накаливания такой же мощности.

Для того, чтобы люминесцентная лампа служила постоянным источником света необходимо постоянная ионизация. Для этого в системе постоянно поддерживается тлеющий разряд с помощью непрерывной подачи необходимого напряжения на ламповые электроды.

Отличается от ламп накаливания и процесс, в результате которого начинают светиться люминесцентные лампы. Чтобы начался процесс ионизации требуется высоковольтный разряд, который происходит после прогрева смеси газов вокруг электродов. Чтобы обеспечить протекание этого процесса в лампе имеются две тонкие спирали подогрева. При подаче на спирали электрического тока они разогреваются и этот разогрев делает более легким выход анионов – отрицательно заряженных частиц. Напряжение в сети, то есть 220 вольт, поданное непосредственно на спирали, вызовет их перегорание, поэтому используют схемы запуска через индуктивный дроссель. В этом элементе при подаче переменного напряжения начинают возникать электромагнитные процессы, ограничивающие силу тока, который протекает по цепи, в результате чего достигается ограничение сетевого напряжения. Для протекания этого процесса на электроды подается высоковольтный импульс.

Индуктивный дроссель также служит генератором импульса высоковольтного напряжения благодаря которому  осуществляется пробой газовой смеси в внутреннем пространстве люминесцентной лампы. Высокая электродвижущая сила возникает в результате внутренней самоиндукции дросселя. Для получения импульса требуется включение в схему элемента, который обеспечит в цепи кратковременное прерывание. Такую функцию выполняет электрический стартер.

Таким образом в целом схематически протекание электрического тока в включаемой люминесцентной лампе можно представить следующим образом:

  • сетевое напряжение подается на индуктивный дроссель;
  • пройдя через индуктивный дроссель ток подается на первую разогревающую спираль лампы;
  • пройдя первую разогревающую спираль ток идет на стартер – его контакты разогреваясь замыкаются и ток разогревает спирали нагрева до 900˚С, a затем размыкаются вызывая высоковольтный импульс дросселя;
  • импульс подается на ламповые электроды и вызывает пробой и инициирование работы лампы.

Чтобы обеспечить такое прохождения тока создаются различные схемы для подключения люминесцентных ламп.

Классическая схема c использованием электромагнитного балласта

Совокупность дросселя и стартера также называют электромагнитным балластом. Схематически такой вид подключения можно представить в виде нижерасположенного рисунка.

Неисправность дросселя легко можно проверить при помощи обычной лампы накаливания. Один провод подсоединяют непосредственно к патрону лампы, а второй провод – через проверяемый дроссель. Если дроссель исправен, то при включении цепи в сеть лампочка должна гореть.

Для увеличения коэффициента полезного действия,a также уменьшения реактивных нагрузок в схему вводятся два конденсатора – они обозначены С1 и С2.

  • Обозначение LL1- дроссель, иногда его называют балластником.
  • Обозначение Е1 – стартер, как правило он представляет собой небольшую лампочку тлеющего разряда c одним подвижным биметаллическим электродом.

Изначально, до подачи тока эти контакты разомкнуты, поэтому ток в схеме напрямую на лампочку не подается, а нагревает биметаллическую пластину, которая нагреваясь выгибается и замыкает контакт. В результате возрастает ток, нагревающий нити нагрева в люминесцентной лампе, а самом стартере ток уменьшается и электроды размыкаются. В балласте начинается процесс самоиндукции, приводящий к созданию высокого импульса напряжения, обеспечивающего образование заряженных частиц, которые взаимодействуя с люминофором покрытия, обеспечивают возникновение светового излучения.

Такие схемы с использованием балласта имеют ряд достоинств:

  • небольшая стоимость требуемого оборудования;
  • простота в использовании.

К недостаткам таких схем можно отнести:

  • «мерцающий» характер светового излучения;
  • значительный вес и крупные габариты дросселя;
  • долгое зажигание люминесцентной лампы;
  • гудение работающего дросселя;
  • почти 15% потерь энергии.
  • невозможно использовать совместно с устройствами, которые плавно регулируют яркость освещения;
  • на холоде включение значительно замедляется.

Для того, чтобы снизить потери энергии, в цепь схемы можно включить конденсатор ёмкостью до 5 мкФ. Включение выполняют параллельно сети.

Дроссель выбирают строго в соответствии c инструкцией к конкретному виду люминесцентных ламп. Это обеспечит полноценное выполнение им своих функций:

  • ограничивать в требуемых значениях величину тока при замыкании электродов;
  • генерировать достаточное для пробоя газовой среды в колбе лампы напряжение;
  • обеспечивать поддержку горения разряда на стабильном постоянном уровне.

Несоответствие выбора приведет к преждевременному износу ламп. Как правило, дроссели имеют ту же мощность, что и лампа.

Среди наиболее распространенных неисправностей светильников, в которых используют люминесцентные лампы, можно выделить такие:

  • отказ дроселля, внешне это появляется в почернении обмотки, в оплавлении контактов: проверить его работоспособность можно самостоятельно, для этого понадобится омметр – сопротивление исправного балласта составляет порядка сорока Ом, если омметр показывает менее тридцати Ом – дроссель подлежит замене;
  • отказ стартера – в этом случае лампа начинает светиться только по краям, начинается мигание, иногда лампочка стартера светится, нол сам светильник не зажигается, устранить неисправность можно только заменой стартера;
  • иногда все детали схемы исправны, но светильник не включается, как правило, причиной является потеря контактов в ламподержателях: в некачественных светильниках они изготавливаются из некачественных материалов и поэтому плавятся – устранить такую неисправность можно только заменой гнезд ламподержателей;
  • лампа мигает по типу стробоскопа, по краям колбы наблюдается почернение, свечение очень слабое – устранение неисправности замена лампы.

При использовании электромагнитного балласта вместо стартера можно применить обычную кнопку для входного звонка. Он включается в схему так, чтобы после его нажатия происходила подача электроэнергии, а после того как люминесцентная лампа засветится, можно прекратить удержание кнопки.

Схема для подключения нескольких ламп

Преимущественно во всех светильниках используют не одну люминесцентную лампу, а несколько, минимум две. B этом случае элементы соединяют в схеме последовательно: А между проводами фазы и ноля устанавливается конденсатор. Их включают в схемы для предотвращения помех в общей электросети, а также для компенсирования возникающей реактивной мощности.

Недостаток такой схемы – параллельность подключения. Если испортится один элемент схемы – все остальные также не будут работать.

Использование электронного балласта для подключении люминесцентных ламп

На сегодняшний день подобные схемы подключения светильников c лампами дневного света наиболее распространены. Они лишены тех недостатков, которые присущи работе светильников c применением электромагнитного балласта. Среди преимуществ – такие схемы не требует наличия стартера.

Выбирая светильник с люминесцентными лампами нужно уделять внимание качеству выключателей – повышенные стартовые токи могут стать причиной «залипания» контактов.

Современные электронные балласты дают возможность экономить электроэнергию, увеличить срок работы светильников. При этом свет при таких схемах подключения в отличие от схем с использованием дросселей, не мигающий эффект стробоскопа отсутствует. Это достигается благодаря тому, что рабочее напряжение для ламп имеет частоту, отличную от частоты в сетях – до 133 kGz.

Применение микросхем позволило значительно снизить вес пусковых устройств, уменьшить их габариты. Это дало возможность непосредственно встраивать балласт непосредственно в цоколь лампы, предложить потребителям люминесцентные лампы, которые можно прямо вкручивать в обычный патрон подобно лампочке накаливания.

Использование микросхем дало возможность обеспечить плавный нагрев электродов в лампах, а это не только повышает эффективность их работы, но и значительно удлиняет время эксплуатации.

Электронный балласт дает возможность применять люминесцентные лампы совместно c устройствами, которые предназначены для плавной регулировки освещенности – диммерам.

К достоинствам светильников, в которых применяется такая схема можно отнести нанесение изображения порядка подключения контактов на устройство, что делает такие приборы очень удобными для пользователей, которые не являются электриками-профессионалами.

Устройство электронного балласта

Как видно из принципиальной схемы, пускатель в виде электронного баласта является своеобразным преобразователем напряжения. Миниатюрный инвертор преобразует постоянный ток в переменный высокой частоты. Этот ток подается на электроды-нагреватели. Интенсивность нагревания этих электродов повышается. Включение преобразователя сделано так, что на первых этапах частота тока имеет высокую частоту. Сама люминесцентная лампа включена в контур, у которого резонансная частота меньше, чем начальная частота преобразователя. B дальнейшем частота уменьшается, a напряжение, a напряжение на колебательном контуре и на лампе растет,  в результате чего контур начинает приближаться к резонированию. Одновременно увеличивается степень нагрева электродов. Это приводит к созданию условий возникновения разряда в газовой смеси и люминофорное покрытие колбы начинает светиться.

Электронный балласт составляется таким образом, чтобы регулирующее устройство могло подстраиваться под те характеристики, которые имеет люминесцентная лампа. Это дает возможность сохранять изначальные световые характеристики осветительного прибора в течение продолжительного времени. По мере износа люминесцентные лампы требуют все большего напряжения для достижения момента начального разряда. Электронный балласт самостоятельно подстраивается под произошедшие изменения и качество освещения остается прежним.

По сравнению с дроссельным, электронный балласт имет несколько достоинств:

  • он обеспечивает большую экономичность при эксплуатации;
  • дает возможность создать условия для бережного нагревания электродов;
  • обеспечивает плавное включение лампы;
  • использование электронного баланса дает возможность преодолеть такой недостаток люминесцентного освещения, как мерцание;
  • дает возможность применять люминесцентные лампы в условиях холода;
  • увеличивает временные эксплуатационные характеристики;
  • имеет намного меньший вес и размеры.

К недостаткам электронного балласта можно отнести высокие требования, предъявляемые к качеству комплектующих,a также точности выполнения монтажа, усложненность схемы подключения.

Как подключают люминесцентную лампу, у которой сгорели нити накала

Существуют схемы включения, которые позволяют пользоваться светильником даже в тех случаях, когда лампа не горит при использовании умножительного устройства.

Чтобы вернуть такую лампу к жизни достаточно включить в цепь перед стартером включают конденсатор мощностью в 4 Мкф.

Опытные электрики советуют раз в год переворачивать лампу дневного света, меняя местами контакты подключения – такая маленькая хитрость значительно увеличивает эксплуатационный срок люминесцентных ламп.

Такое изменение возобновит свечение, но устранить мерцание по краям оно не сможет.

Существуют схемы для включения люминесцентных ламп, у которых вышли из строя нити накала, которые не только восстанавливают осветительный прибор, но и устраняют такой недостаток, как гудение электромагнитного дросселя.

Как включают люминесцентные лампы без стартера и с перегоревшей нитью накала можно узнать из видеоролика

Электронные схемы люминесцентных ламп

3-сторонний диммер CFL балласт — 3-сторонняя система затемнения, широко распространенная в США с обычными лампами накаливания, состоит из лампочки с модифицированным основанием винтового типа Эдисона, которое позволяет выполнять 3 подключения к специальному патрону для лампы, который также имеет 3 подключения. __

Инвертор люминесцентных ламп мощностью 40 Вт — Этот инвертор люминесцентных ламп мощностью 40 Вт позволяет управлять люминесцентными лампами мощностью 40 Вт от любого источника 12 В, способного обеспечить ток 3 А.__ Дизайн Аарона Торт

Компактный люминесцентный балласт мощностью 42 Вт — CFL-2 — это электронный балласт для питания компактной люминесцентной лампы мощностью 42 Вт от сети переменного тока напряжением 120 или 230 вольт. Схема была спроектирована с использованием интегральной схемы драйвера балласта IR2156. Основными характеристиками схемы являются программируемая частота, время предварительного нагрева, порог перегрузки по току и мертвое время. __

Модулятор яркости люминесцентных ламп

5 Вт — Схема была разработана для экспериментов с использованием небольших люминесцентных ламп в качестве источника модулированного света с широкой диаграммой направленности.Схема поражает фонарик узкими импульсами 1 мкс с частотой 10 кГц. Каждый импульс испускает около 10 Вт видимого света. Лампа. . . Схема Дэйва Джонсона P.E.-июнь 2000

Драйвер люминесцентной лампы 8 Вт — Вот схема простой схемы драйвера люминесцентной лампы на двух транзисторах. В схеме используется емкостный балласт для привода трубки. Стандартная люминесцентная лампа мощностью 8 Вт может эффективно работать с этой схемой. Два __ Разработано Radio LocMan

3-сторонний балласт CFL — 3-сторонняя система затемнения, широко применяемая в США с обычными лампами накаливания, состоит из лампочки с модифицированным основанием винтового типа Эдисона, которое позволяет выполнять 3 подключения к специальному патрону лампы, который также имеет 3 шт. соединения.__

Балласт, который можно уменьшить с помощью бытового диммера с фазовым вырезом. — В настоящее время разработана система на основе IR2156, в которой балласт может работать с минимальным мерцанием в значительной части диапазона регулировки диммера, а световой поток можно регулировать в этом диапазоне от максимальной мощности до примерно 10%. __

Адресный диммирующий балласт DALI — был разработан цифровой диммирующий балласт с цифровой адресацией. Он соответствует стандарту DALI, требует очень мало деталей и работает с очень низким энергопотреблением.Приложения включают управление зданием или студийное освещение, где желательно управлять отдельными лампами или группами для экономии энергии, выполнения технического обслуживания ламп или создания идеального качества света. Конструкция включает цифровой диммер балласта, код микроконтроллера и платформу для управления балластом с помощью ПК. __ Разработано Сесилией Контенти и Томом Рибарич, инженером по приложениям, International Rectifier, Lighting Group

Избегайте ошибок при затемнении и отключении подсветки CCFL для ЖК-дисплеев — 14/03/96 Техническая статья EDN: Обеспечение высокоэффективной подсветки ЖК-дисплеев стало проще, чем раньше, благодаря специально разработанным для этой цели ИС, но нескольким элементам схемы дизайн еще требует ухода.Диммирование и выключение — два из них. __ Дизайн схем Джима Уильямса, самого уважаемого автора EDN, скончался в июне 2011 года после инсульта. Ему было 63 года.

Балласт, который можно уменьшить с помощью бытового диммера с фазовой отсечкой. — В настоящее время разработана система на основе IR2156, в которой балласт может работать с минимальным мерцанием в значительной части диапазона регулировки диммера, а световой поток можно регулировать в этом диапазоне от максимальной мощности до примерно 10%. __

Black Light с питанием от батареи на 6 В — Эта схема представляет собой простой ультрафиолетовый свет, который может питаться от батареи на 6 вольт или источника питания, способного обеспечить 1 или более ампер.Принципиальная схема Компоненты C1 0,0047 мкФ моноконденсатор C2 0,1 мкФ Дисковый конденсатор D1, D2 1N4007 Диод FTB __ Дизайн Аарона Торта

ПРА

CFL для 26 Вт / спиральной лампы 220 В переменного тока — эталонная конструкция IRPLCFL5E представляет собой электронный балласт для питания компактных люминесцентных ламп мощностью 26 Вт от 220 В переменного тока. Схема обеспечивает все необходимые функции для предварительного нагрева, зажигания и работы лампы, а также включает фильтр электромагнитных помех и ступень выпрямления. Схема построена на ИС управления балластом IR2520D.__

Балласт КЛЛ для управления светодиодами — 26.04.07 Идеи дизайна EDN Балласт КЛЛ может управлять цепочкой из 64 светодиодов __ Схема разработки Кристиана Рауша, Унтерхахинг, Германия

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ). Часть 1 — Компактные люминесцентные лампы имеют ряд преимуществ по сравнению с классическими лампочками. Это меньшее энергопотребление (до 80%) и гораздо больший срок службы (от 5 до 15 раз). Недостатки — более длинные пуски в основном у более дорогих типов, __ Разработано Radio LocMan

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ).Часть 2 — Неисправности. Обычно неисправен конденсатор С3. В основном это возможно при дешевых лампах, где используются более дешевые компоненты для более низкого напряжения. Если трубка не загорится вовремя, есть риск вывести из строя транзисторы Q1 и Q2 и следующие __ Разработано Radio LocMan

Компактный драйвер люминесцентной лампы

— работает от источника постоянного тока 12 В и может управлять до четырех КЛЛ мощностью 9 Вт при полной яркости. Используйте его как часть солнечной электростанции или в любом другом месте, где требуется хорошее освещение без сетевого питания.___ SiliconChip

Преобразователь

управляет люминесцентными лампами — 31.03.94 Идеи дизайна EDN В последние несколько месяцев несколько разработчиков опубликовали схемы для источников питания люминесцентных ламп с холодным катодом (CCFT), а также теперь доступна специализированная ИС источника питания. . Тем не менее, значительное количество приложений CCFT ___ Circuit Design Стивена К. Хагемана, Calex Manufacturing Co, Concord, CA

Цифровой балласт DALI

с цифровым затемнением для входа 32 Вт / T8 110 В — Эта эталонная конструкция представляет собой высокоэффективный электронный балласт с цифровым затемнением и высоким коэффициентом мощности, предназначенный для управления типами люминесцентных ламп с быстрым запуском.Конструкция содержит схему активной коррекции коэффициента мощности для универсального входа напряжения, а также схему управления балластом с использованием IR21592. Конструкция также включает микроконтроллер PIC16F628 и схему развязки для подключения к интерфейсу освещения с цифровой адресацией (DALI). __

Цифровой балласт DALI с регулируемой яркостью для входа 36 Вт / T8 220 В — Эта эталонная конструкция представляет собой высокоэффективный электронный балласт с цифровым затемнением и высоким коэффициентом мощности, предназначенный для управления типами люминесцентных ламп с быстрым запуском.Конструкция содержит схему активной коррекции коэффициента мощности для универсального входа напряжения, а также схему управления балластом с использованием IR21592. Конструкция также включает микроконтроллер PIC16F628 и схему развязки для подключения к интерфейсу освещения с цифровой адресацией (DALI). __

DALI Dimming Ballast с цифровой адресацией — Разработан цифровой диммирующий балласт с цифровой адресацией. Он соответствует стандарту DALI, требует очень мало деталей и работает с очень низким энергопотреблением.Приложения включают управление зданием или студийное освещение, где желательно управлять отдельными лампами или группами для экономии энергии, выполнения технического обслуживания ламп или создания идеального качества света. Конструкция включает цифровой диммер балласта, код микроконтроллера и платформу для управления балластом с помощью ПК. __ Разработано Сесилией Контенти и Томом Рибарич, инженером по приложениям, International Rectifier, Lighting Group

Диммирующий балласт DALI для входа 32 Вт / T8 110 В — Эта эталонная конструкция представляет собой высокоэффективный цифровой диммирующий электронный балласт с высоким коэффициентом мощности, предназначенный для управления типами люминесцентных ламп с быстрым запуском.Конструкция содержит схему активной коррекции коэффициента мощности для универсального входа напряжения, а также схему управления балластом с использованием IR21592. Конструкция также включает микроконтроллер PIC16F628 и схему развязки для подключения к интерфейсу освещения с цифровой адресацией (DALI). __

Диммирующий балласт DALI для входа 36 Вт / T8 220 В — Эта эталонная конструкция представляет собой высокоэффективный цифровой диммирующий электронный балласт с высоким коэффициентом мощности, предназначенный для управления типами люминесцентных ламп с быстрым запуском.Конструкция содержит схему активной коррекции коэффициента мощности для универсального входа напряжения, а также схему управления балластом с использованием IR21592. Конструкция также включает микроконтроллер PIC16F628 и схему развязки для подключения к интерфейсу освещения с цифровой адресацией (DALI). __

Симулятор нарушений в линии проверяет линии — 14/10/00 Идеи проектирования EDN Простой имитатор помех в линии, показанный на Рисунке 1, поможет вам проверить устойчивость устройств с питанием от сети к помехам в линии и шумам; вы можете собрать устройство из остатков, найденных в ящике для мусора.Ключевыми элементами являются балластный индуктор (L3) и слегка модифицированный пускатель тлеющего разряда (ST1) от люминесцентной лампы. Стартеры для люминесцентных ламп__ Схема схем Питера Геттлера, APS Software Engineering, Кельн, Германия

Управление VFD с PIC — Вакуумные флуоресцентные дисплеи, известные как VFD (потому что и вакуумный, и флуоресцентный трудно написать), обычно используются в видеомагнитофонах и микроволновых печах. Они относительно яркие и имеют низкое энергопотребление. Некоторые старые калькуляторы использовали их до того, как ЖК-дисплеи стали популярными.Получив несколько частотно-регулируемых приводов Futaba от избыточного дилера, я попытался связать их с PIC. Просьба была внесена в список PIC, и Калле Пихлаясаари вскоре ответил на нее с некоторыми подробностями о VFD. __

Квазирезонансный инвертор

Dual Monostable Drives — 17.02.97 Идеи проектирования EDN Контроллер с переключением при нулевом напряжении (ZVS) обычно объединяет однократную схему, реализованную в системе VCO. Усилитель ошибки контролирует выходное напряжение и регулирует время отключения ГУН, чтобы поддерживать выходное значение на постоянном уровне.Каждый период включения начинается, как только первичное напряжение падает до нуля, что исключает коммутационные потери включения / выключения, связанные с переключающим элементом __ Схема схемы Кристофа Бассо, Синар, Франция

.

Как работают люминесцентные лампы

Как работают люминесцентные лампы

Elliott Sound Products Как работают люминесцентные лампы

© 2007 Род Эллиотт (ESP)


Лампы и энергетический индекс

Основной указатель


Содержание


1 Введение

Статья «Традиционные люминесцентные ламповые лампы и их альтернативы» рассматривает работу люминесцентных ламп в довольно простых терминах, но здесь мы рассмотрим лампы и их балласты (как «традиционных» магнитных, так и электронных типов) и немного углубимся в их внутреннюю часть. выработки.Используются альтернативные схемы балласта (такие как «опережение / запаздывание»), и это показано в предыдущей статье. Здесь это не рассматривается, потому что речь идет о том, как они работают, а не о способе подключения арматуры.

Принцип работы люминесцентной лампы сильно отличается от простой лампы накаливания, и современные люминесцентные лампы (особенно компактные люминесцентные лампы или КЛЛ) используют электронные балласты для регулирования напряжения на лампе и тока через нее.При первом запуске необходимо обеспечить значительно более высокое напряжение, чем обычно, чтобы вызвать возникновение внутренней дуги, а после запуска ток должен быть ограничен до безопасного значения для трубки.

В этой статье показаны некоторые способы достижения этих целей, начиная с базового индуктивного балласта, который на протяжении многих лет был основой производства люминесцентных ламп.

Обратите внимание, что показанные здесь формы сигналов представляют собой комбинацию моделирования и реальных измерений.При необходимости смоделированные формы сигналов корректируются для соответствия измеренным. Причина этого подхода проста … имитатор не может представить нагрузку с отрицательным импедансом с соответствующими напряжениями удара и другими характеристиками, которые представляет люминесцентная лампа. Точно так же очень сложно (и потенциально смертельно) пытаться уловить все напряжения и токи, которые существуют в цепях реальных люминесцентных ламп.

Хотя принятый подход действительно вносит некоторые незначительные ошибки в показанные формы сигналов, они относительно незначительны, а конечный результат находится в пределах любого традиционного производственного допуска для балластов, ламп и других компонентов.


2 Индуктивный балласт

Для объяснения индуктивного балласта я использовал старую «компактную» люминесцентную лампу, которая идеально подходит для тестирования. Хотя он по-прежнему работает, световой поток несколько ниже, чем должен быть, но это лишь немного меняет некоторые измеренные значения. Принципы не меняются.

Сама лампа имеет следующие характеристики …

Диаметр трубки 11,3 мм (нестандартный)
Длина 533 мм (21 дюйм)
Сопротивление нити (холодное) 12.8 Ом
Сопротивление накала (горячее) 23 Ом
Балластное сопротивление 105 Ом
Индуктивность балласта 2,11 H
Starter Starter
Starter 1,2 нФ

Диаметр люминесцентных ламп обычно обозначается как Т8 (например). Это означает, что диаметр составляет 8 x 1/8 дюйма, что составляет 1 дюйм (25.4 мм). Ранние трубки были T12 (1½ дюйма или 38 мм в диаметре), но они были уменьшены в размерах до T8, когда были представлены (тогда) «новые» высокоэффективные типы. Стандартная 4-футовая трубка (1200 мм) раньше рассчитывалась на 40 Вт, но их замена была 36 Вт, а светоотдача была улучшена. Последнее воплощение — T5 (диаметр 16 мм), в котором используется меньшее расстояние между выводами и другой фитинг надгробия. Они также короче (1163 мм) и не подходят для стандартного светильника. разработан для более ранних ламп.

В случае моего тестового образца диаметр трубки намного меньше обычного, потому что лампа обозначена как компактная, поэтому ее складывают, чтобы уменьшить общую длину.Упоминается сопротивление нити, потому что оно будет упомянуто позже в этой статье. Схема представлена ​​ниже и является стандартной во всех отношениях.

Рисунок 1 — Схема люминесцентной лампы

Индуктор — это балласт, и на самом деле это гораздо более важный компонент, чем он может показаться. Он не только ограничивает максимальный ток трубки, но и используется для генерации импульсов высокого напряжения, необходимых для зажигания плазменной дуги внутри трубки. Сама люминесцентная лампа имеет на каждом конце нагреватель, небольшое количество ртути и инертный газ (обычно аргон).Стенка трубки покрыта люминофором, который излучает видимый свет при возбуждении интенсивным коротковолновым ультрафиолетовым светом, излучаемым ртутным дуговым разрядом. Дополнительный конденсатор (C2) предназначен для коррекции коэффициента мощности — подробнее об этом позже.

Маленькая лампочка — стартер. Биметаллическая полоса запечатана в стеклянную оболочку с (обычно) неоновым газом внутри. При подаче питания напряжения более чем достаточно, чтобы вызвать дугу в неоновом стартере, но не настолько, чтобы вызвать дугу в самой лампе.Тепло от неоновой дуги заставляет биметаллическую полосу изгибаться, пока не замыкаются контакты. Затем дуга в неоновом пускателе прекращается, и сеть подключается через балласт и нити на каждом конце трубки через выключатель стартера.

Когда в пускателе нет дуги (или накаливания), биметаллическая полоса охлаждается, и примерно через секунду размыкается переключатель. Прерывание тока через катушку индуктивности вызывает возврат напряжения — импульс высокого напряжения, который (будем надеяться) запустит дугу в трубке.Если дуга не запускается с первого раза, процесс повторяется до тех пор, пока не начнется. Вот почему стандартные люминесцентные лампы несколько раз мигают при включении. Нити — это нагреватели, которые действуют как катоды (эмиттеры электронов) и необходимы для обеспечения достаточного количества тепла для испарения ртути и для получения хорошего электронного потока для возбуждения плазмы. Когда лампа работает нормально, потока электронов достаточно для поддержания приемлемой рабочей температуры нити накала. Обе нити действуют как катоды и аноды поочередно, потому что полярность меняется 50 (или 60) раз в секунду.

Плазма имеет интересную характеристику … отрицательное сопротивление! Как только начинается дуга, более высокий рабочий ток вызывает падение сопротивления и меньшее напряжение появляется на трубке. Если бы это продолжалось, трубка очень быстро разрушилась бы. Балласт предотвращает это, потому что он вводит последовательный импеданс для ограничения тока. Сопротивление не сработает, потому что оно слишком расточительно и не обеспечивает накопления энергии для генерации всплеска обратного напряжения, чтобы повторно зажигать дугу при каждом изменении полярности.

Рисунок 2 — Рабочие кривые

На Рисунке 2 вы можете видеть, что, когда ток трубки (зеленая кривая) максимален, напряжение (красная кривая) на трубке минимально. Вы можете увидеть эффект сразу после каждого скачка напряжения. По мере увеличения тока напряжение падает (для этой трубки минимум составлял ± 126 В). Пик в точке пересечения нуля формы волны тока генерируется балластом, и именно он повторно зажигает дугу на каждом полупериоде подключенной сети.На рисунке 3 показано напряжение на балласте — быстрые переходы соответствуют пикам, приложенным к лампе, и происходят около пика напряжения, где ток прерывается, когда проходит через ноль.

Рисунок 3 — Напряжение и ток в балласте

Форма волны напряжения на балласте по существу представляет собой разницу между приложенным сетевым напряжением и напряжением на лампе. Для работы на 120 В напряжение явно меньше, но лампе все еще нужно где-то между 300-400 В, чтобы зажигать (или повторно зажигать) дугу, поэтому балласт должен иметь возможность компенсировать разницу с помощью обратного импульса на каждом нуле. -пересечение тока.У меня нет люминесцентной лампы на 120 В или балласта, поэтому я не могу предоставить полную информацию. То, что люминесцентные лампы вообще работают с напряжением 120 В, несколько примечательно, но легко понять, почему электронные балласты так популярны в США. Многие балласты для стран с напряжением 120 В используют «балласт» автотрансформатора, который увеличивает доступное напряжение и действует как ограничитель тока.


3 Системные потери

В системе несколько потерь, причем балласт является одним из основных факторов.Балласт, использованный в моих тестах, имеет сопротивление постоянному току 105 Ом, поэтому расходуется почти 7 Вт. Потери на самом деле выше, потому что стальные листы очень быстро нагреваются, поэтому «потери в железе» значительны. Это можно уменьшить только за счет использования стали более высокого качества и более тонких листов. Оба значительно увеличат стоимость.

Каждая нить накала имеет горячее сопротивление 23 Ом, и при работе лампы на каждой нити накала присутствует напряжение почти 6 В. Помните, что во время работы конец нити накала, идущий к стартеру, отключается (за исключением очень маленькой емкости на стартере).Измеренное напряжение представляет собой градиент, вызванный током плазмы, и каждая нить накала рассеивает около 1,5 Вт (всего 3 Вт). Только в этих компонентах люминесцентная лампа расходует 10 Вт подаваемой мощности в виде тепла (7 Вт для балласта, 3 Вт для нити накала).

Хотя отходы балласта можно уменьшить с помощью более качественного устройства, потеря накала необходимы для работы лампы. Это относится ко всем люминесцентным лампам, за исключением специализированных типов с холодным катодом, но для них требуется такой же специализированный электронный балласт.CCFL (люминесцентные лампы с холодным катодом) чаще всего встречаются в ЖК-мониторах и телевизорах, но теперь их заменяют светодиоды в новых моделях.

Есть еще одна потеря, которую пользователь не видит и даже не оплачивает. Эти потери являются результатом низкого коэффициента мощности люминесцентных ламп, и это вызвано преимущественно индуктивной нагрузкой. Индуктивная нагрузка вызывает запаздывающий коэффициент мощности, когда максимальный ток возникает после максимального напряжения. Вы также можете рассматривать это как точку, где нагрузка (лампа и индуктор) фактически возвращает некоторую мощность источнику.Для поставщика электроэнергии это означает, что трансформаторы, кабели и генераторы переменного тока должны выдерживать более высокий ток, чем должен быть. Это становится очень дорогостоящим, когда очень много нагрузок имеют низкий коэффициент мощности.

Рисунок 4 — Напряжение Vs. Текущие, нескорректированные и исправленные

На рисунке 4 вы можете видеть, что нескорректированная форма волны тока имеет видимые искажения около точки пересечения нуля. Как вы также можете видеть, среднеквадратичный ток также значительно выше, чем указано в номинальной мощности.Реактивные нагрузки имеют разные значения мощности и ВА, но для резистивной (или нереактивной) нагрузки они одинаковы.

В этом случае ток без C2 составляет 256 мА, а при добавлении C2 он падает до 162 мА. При приложенном напряжении 240 В это означает, что …

Без компенсации Общая мощность = 38 Вт
ВА = 61,4 Коэффициент мощности = 0,62
С компенсацией Общая мощность = 38 Вт
ВА =9 Коэффициент мощности = 0,97

Коэффициент мощности можно рассчитать, используя фазовую задержку или разделив фактическую мощность на ВА (Вольт * Ампер). Что касается фазового угла, ток отстает от напряжения на 57,4 °, а коэффициент мощности рассчитывается путем взятия косинуса фазового угла — 0,53 в данном случае. Цифры разные, потому что форма волны тока не является чистой синусоидой — она ​​имеет искажения. Добавление конденсатора сдвигает фазу искажения, так что форма сигнала компенсированного тока становится плоской (что-то вроде ограничения усилителя).Хотя это вносит гармоники в сеть, их влияние далеко не так плохо, как в некомпенсированной цепи, о чем свидетельствует скорректированный коэффициент мощности. Добавление конденсатора правильного номинала в чисто индуктивную цепь (без искажения формы сигнала) даст коэффициент мощности, равный единице — идеальный вариант.

Обратите внимание, что использование косинуса фазового угла (CosΦ) является сокращением, и можно использовать только , когда оба
напряжение и ток являются синусоидальными волнами.Он вообще не работает для сильно искаженных сигналов, например, от электронных нагрузок, и даст неверный
ответ для индуктивных нагрузок, которые включают искажения (например, люминесцентные лампы). Вы получите , всегда получите правильный ответ, если разделите реальную мощность на ВА.

Также доступны пускорегулирующие аппараты с «быстрым запуском» и пускорегулирующие устройства без пускового устройства. Они выходят за рамки данной статьи, которая предназначена для описания основных принципов, а не для подробного описания всех имеющихся балластов люминесцентного освещения.


4 электронных балласта

Электронные балласты становятся все более распространенными, потому что их можно сделать более эффективными, чем типичный магнитный балласт, и для них требуется гораздо меньше материала. Это делает их дешевле (в изготовлении, но не обязательно для вас), чем люминесцентные лампы с обычным балластом. В частности, теперь все компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) используют электронный балласт, который обычно поставляется вместе с самой лампой. Хотя это удобно, это ужасная трата ресурсов, потому что все электронные компоненты просто выбрасываются при выходе из строя лампы.Лампы T5 в настоящее время становятся стандартом для люминесцентного освещения, и для максимального срока службы электронный балласт необходим.

В некоторой степени повышение эффективности по сравнению с магнитным балластом может быть иллюзией — по крайней мере, частично. Поскольку они намного легче, есть реальная и определенная экономия на транспортных расходах, но магнитные балласты могут быть такими же эффективными, как электронная версия, а может быть, даже больше. Как бы то ни было, сейчас нельзя остановить переход на электронные балласты, и по мере снижения цены их использование будет продолжать расти.У электронных балластов есть и другие преимущества, о которых мы поговорим позже.

Типичная (более или менее) принципиальная схема электронного балласта, используемого в КЛЛ, показана ниже. Те, которые используются для обычных люминесцентных ламп, будут очень похожи, но, как правило, будут использовать обновленные компоненты. В то время как электроника в КЛЛ может прослужить всего 15 000 часов, фиксированный электронный балласт, как ожидается, прослужит 100 000 часов или более (более 10 лет непрерывной работы).На самом деле электронный балласт должен быть в состоянии прослужить столько же, сколько и его магнитный аналог, поэтому срок службы в 40 лет не так глуп, как может показаться.

Рисунок 5 — Схема электронного балласта [2]

Схема на Рисунке 5 представляет собой несколько упрощенную версию схемы, показанной в листе данных Infineon. Он полностью скорректирован по коэффициенту мощности и имеет защиту для обнаружения неисправных (или отсутствующих) ламп. Характерным режимом отказа люминесцентных ламп является «выпрямление», когда одна нить накала (катод) становится значительно слабее другой.Если не обнаружено, смещение постоянного тока приведет к отказу коммутирующих устройств, что сделает балласт бесполезным (маловероятно, что кто-то отремонтирует их, когда они сломаются).

Электронный балласт действительно имеет ряд преимуществ перед магнитной версией. Поскольку дуга полностью погаснет примерно через 1 мс, при использовании более высокой частоты, чем сеть 50 или 60 Гц, дуга останется. Его не нужно наносить повторно, а просто меняет направление [1]. Кроме того, светоотдача увеличивается примерно на 10% выше 20 кГц, поэтому улучшается световая отдача.

До тех пор, пока коэффициент мощности всех этих электронных балластов не будет скорректирован, они будут вызывать проблемы с распределением. К сожалению, во многих странах не требуется, чтобы приборы малой мощности (обычно менее 75 Вт) имели коррекцию коэффициента мощности, но, учитывая распространение КЛЛ и электронных балластов в обычных люминесцентных лампах, это придется изменить. Поскольку освещение используется в каждом доме, проблема неисправленного коэффициента мощности выйдет из-под контроля, если что-то не будет сделано.

В отличие от магнитного балласта (индуктора), коэффициент мощности электронного балласта нельзя скорректировать простым добавлением конденсатора. Как видно на диаграмме выше (хотя это может быть не сразу видно), на выходе входного мостового выпрямителя имеется очень маленький конденсатор емкостью 220 нФ. Первый МОП-транзистор работает как повышающий преобразователь и переключается на протяжении каждого полупериода. Таким образом, среднеквадратичный ток, потребляемый из сети, поддерживается в фазе с напряжением, а форма волны тока является приблизительно синусоидальной.Это дает очень хороший коэффициент мощности — возможно лучше 0,9. Чтобы предотвратить возвращение высокоскоростных коммутационных импульсов в сеть, необходима обширная фильтрация, на что указывает фильтр EMI (электромагнитные помехи) на входе.

Для компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) используется несколько более простая схема, так как схемы предназначены для выбрасывания. Лично я считаю это бессмысленным расточительством и надеюсь, что это не будет продолжаться (или, по крайней мере, будет введена переработка, чтобы восстановить как можно больше).Типичный инвертор CFL показан ниже …

Рисунок 6 — Типовая схема электронного балласта CFL

Я говорю «достаточно типичный», потому что реальные схемы сильно различаются. Доступны специализированные микросхемы драйверов MOSFET, но большинство дешевых (потребительских) CFL будут использовать вариант вышеупомянутого. Обратите внимание, что резистор 0,47 Ом, показанный на входе, обычно представляет собой плавкий резистор, и он используется в первую очередь в качестве предохранителя. Почему бы не использовать настоящий предохранитель? Резисторы дешевле.Большинство деталей будет выбрано таким образом, чтобы выжить в течение указанного срока службы лампы, поэтому лучшие методы проектирования обычно игнорируются, если можно ожидать, что деталь с более низким номиналом (и более дешевая) прослужит около 10 000 часов.

Трансформатор (T1) обеспечивает обратную связь с транзисторами и генерирует базовый ток, необходимый для надежного переключения. Цикл инициируется DIAC — двунаправленным устройством, которое имеет резкий переход из непроводящего состояния в проводящее.Поскольку он имеет характеристики, очень похожие на устройство с отрицательным импедансом, его часто используют в диммерах, люминесцентных балластах и ​​даже стробоскопах. Для получения дополнительной информации щелкните здесь, чтобы просмотреть руководство по DIAC.

Обратите внимание, что схемы, показанные выше, предназначены только для информации и не должны быть построены так, как показано. Для некоторых компонентов требуются очень специфические параметры, трансформаторы и индукторы имеют решающее значение. В схемах нет ничего плохого, им просто не хватает всей информации, необходимой для их построения.Речь идет о том, как эти вещи работают, а не о том, как их построить.


5 Коэффициент мощности
Коэффициент мощности

не совсем понятен большинству энтузиастов электроники, и это вполне понятно, потому что он мало востребован в общих электронных схемах. Есть аспекты коэффициента мощности, которые даже не понимают многие инженеры, которым следует знать лучше. Когда создаются несинусоидальные формы волны тока, даже многие инженеры делают двойную работу, потому что они не могут быть использованы для работы с электронными нагрузками.Я рассмотрю здесь оба случая, а также намереваюсь показать методы пассивной и активной коррекции коэффициента мощности. Хотя пассивный PFC (коррекция коэффициента мощности) привлекает своей простотой, на самом деле он оказывается более дорогим из-за необходимости в большом индукторе. Активный PFC кажется сложным (и это действительно так, если вам нужно его спроектировать), но после разработки использует относительно дешевые компоненты.

Самый простой случай — индуктивная нагрузка. Это относится ко многим электрическим машинам, включая двигатели, трансформаторы и (конечно) балласты люминесцентного освещения (магнитные типы).Когда двигатель или трансформатор полностью нагружены, он проявляет себя как резистивная нагрузка и имеет отличный коэффициент мощности. При малых нагрузках эта же часть оказывается индуктивной, и это приводит к отставанию тока от напряжения. Если нагрузка работает в этом режиме большую часть своего срока службы, необходимо применить поправку, чтобы вернуть коэффициент мощности как можно ближе к единице.

Коэффициент мощности резистивной нагрузки всегда единица — это идеально. Каждый вольт и каждый ампер используются для выработки тепла.Распространенными примерами являются электрические обогреватели, тостеры, чайники и лампы накаливания. Однако не все нагрузки резистивные, поэтому давайте рассмотрим типичный пример (но упрощенный для простоты описания и понимания).

Электрическая машина обычно работает с половинной нагрузкой, но может потребоваться полная мощность при запуске или для того, чтобы выдерживать переходные нагрузки. Это может быть двигатель или трансформатор — две из наиболее распространенных используемых электрических машин (люминесцентная лампа с магнитным балластом немного сложнее).В каждом случае индуктивная и резистивная составляющие нагрузки будут равны (для половинной мощности), а формы сигналов напряжения, тока и мощности выглядят следующим образом …

Рисунок 7 — Электрическая машина на половинной мощности

Как и ожидалось, когда резистивная и индуктивная составляющие равны, наблюдается сдвиг фазы на 45 °, при этом ток отстает от напряжения (отстающий коэффициент мощности). Приложенное напряжение — 240 В, резистивная часть нагрузки — 120 Ом, индуктивное реактивное сопротивление — также 120 Ом, мощность — 240 Вт.Мы должны потреблять 1 А от сети (240 В x 1 А = 240 Вт), но вместо этого потребляем 1,414 А. Дополнительный ток необходимо подавать, но он полностью теряется. Что ж, это не совсем так — его возвращают в сеть. Однако, если многие нагрузки делают то же самое, то оно просто рассеивается в виде тепла в трансформаторах, линиях передачи и генераторах электростанций. Очень мало реальных нагрузок являются емкостными, поэтому в схему добавляется конденсатор.

При сдвиге фазы 45 ° коэффициент мощности равен 0.707, и мы потребляем 1,42 А из сети вместо 1 А. Чтобы восстановить ток так, чтобы он был в фазе с напряжением, нам нужно добавить в схему конденсатор. Конденсатор фактически является противоположностью катушки индуктивности и (сам по себе) будет создавать ведущий коэффициент мощности — ток будет предшествовать напряжению. Добавив в схему конденсатор нужного номинала, коэффициент мощности можно вернуть к единице, что приведет к значительному снижению тока, потребляемого из сети. Для этого примера 13 мкФ почти идеальны, но даже 10 мкФ уменьшат сдвиг фазы задержки до 14.2 °, и это увеличивает коэффициент мощности до 0,96 — обычно считается максимально близким к идеальному.

Весь процесс несколько противоречит интуиции. То, что нагрузка может потреблять больше тока, чем должно, достаточно легко понять, но то, что повторное потребление большего тока через конденсатор уменьшит сетевой ток, не имеет никакого смысла. Все дело в относительной фазе двух токов, и это действительно работает. В противном случае наша энергосистема оказалась бы в крайне тяжелом положении.

Рисунок 8 — Люминесцентный свет при нормальной работе

На несколько упрощенной диаграмме выше показаны формы сигналов напряжения и тока люминесцентной лампы. Упрощение состоит в том, что симуляторы не включают в себя нелинейные нагрузки с отрицательным сопротивлением, но на основной принцип (и результирующие формы сигналов) это существенно не влияет. Как видите, форма сигнала тока немного искажена, и это влияет на форму сигнала после применения компенсации. Фактически, гармоники, генерируемые искажением, сдвинуты по фазе, поэтому окончательная форма волны тока выглядит как обрезанная синусоида.Однако после компенсации коэффициент мощности очень хороший, 0,98 — отличный результат.

Без компенсации потребляемый ток составляет 276,5 мА (что дает коэффициент мощности 0,57), а после компенсации он падает до 159,5 мА. Мощность нагрузки (самой лампы) составляет 29,8 Вт, а резистивный компонент балласта (R1) рассеивает 7,8 Вт — это теряется в виде тепла. Все потраченное впустую тепло снижает общую эффективность, но это неизбежно, поскольку реальные компоненты имеют реальные потери.

Ситуация становится намного хуже, когда используется нелинейная (электронная) нагрузка.На рисунке 9 показаны эквивалентная схема и осциллограммы — ток протекает только на пике приложенного напряжения. Хотя этот ток находится в фазе с напряжением, коэффициент мощности ужасен, потому что форма волны тока не похожа на синусоиду. Резкие пики тока имеют сравнительно высокое среднеквадратичное значение, но мощность, подаваемая и передаваемая в нагрузку, намного меньше.

Рисунок 9 — Осциллограммы мощности электронной нагрузки

Скорректированный ток не показан по той простой причине, что для коррекции формы сигнала необходимы значительные дополнительные компоненты.В отличие от случая, когда ток нагрузки является синусоидальным (или близок к нему), простое добавление конденсатора не принесет ничего полезного. Пики тока таковы, что их можно удалить только с помощью фильтра, предназначенного для пропускания только частоты сети. Как показано, ток составляет 296 мА, но, как видно, пиковое значение составляет почти 2 А. Нагрузка рассеивает 28 Вт, но «полная мощность» (ВА) составляет 71,4 ВА. Это дает коэффициент мощности 0,39 — действительно очень плохо. Если вам интересно, куда пропала разница в 1 Вт между источником и нагрузкой, она теряется в диодах.

Добавив фильтр (пассивный PFC), состоящий из катушки индуктивности и пары конденсаторов, это можно улучшить, но требование относительно большой индуктивности значительно увеличивает вес и стоимость. Один Генри примерно настолько мал, насколько вы можете использовать для определения номинальной мощности нагрузки, и хотя большее значение будет работать лучше, оно также снова будет больше, а также будет иметь более высокие потери. По этим причинам пассивная коррекция коэффициента мощности обычно не используется с импульсными источниками питания.

Рисунок 10 — Пассивная коррекция коэффициента мощности

За счет добавления катушки индуктивности и конденсатора, как показано, коэффициент мощности значительно повышается.Форма волны тока все еще не очень хорошая, но она намного лучше, чем схема без коррекции. Среднеквадратичный ток снижен с 296 мА до 136 мА, что дает 32,6 ВА. Мощность нагрузки составляет 29 Вт, поэтому коэффициент мощности теперь составляет 0,88, что намного более достойно. Как показано на рисунке 9, электроника считается практически без потерь. Излишне говорить, что это не так, но речь идет скорее о PFC, чем о потерях в цепи.

Катушка индуктивности (L1) — это относительно большой компонент, и по этой причине он будет сравнительно дорогим.Чтобы снизить стоимость и вес, электронная схема коррекции коэффициента мощности является лучшим предложением, и она также будет более эффективной. Более низкие потери мощности означают меньше потерь тепла и более прохладную электронику.

Рисунок 11 — Схема активной коррекции коэффициента мощности

Схема, показанная здесь, почти идентична схеме на рисунке 5, но упрощена, чтобы ее было легче понять. Входящая сеть проходит через фильтр электромагнитных помех, состоящий из C1 и L1. Затем он переходит в мостовой выпрямитель, но вместо большого электролитического конденсатора нужен конденсатор 220 нФ (C2).Выходной сигнал является пульсирующим постоянным током и изменяется от почти нуля до полного пикового напряжения (340 В для источника питания 240 В RMS). Затем он передается на очень умный повышающий преобразователь режима переключения — L2, Q1 и D5. Это увеличивает любое мгновенное напряжение на его входе до пикового напряжения — в этом случае моделируемый преобразователь стабилизируется на уровне 446 В (несколько выше, чем обычно используется).

Время включения и выключения тщательно контролируется для поддержания тока, который пропорционален форме волны входящего переменного тока, поэтому рабочий цикл (отношение включения-выключения) постоянно изменяется для поддержания правильного повышенного напряжения и пропорционального тока.D6 включен для быстрой зарядки крышки основного фильтра (C3) от сети, а также обеспечивает подзарядку крышки. Это позволяет упростить схему управления.

Выходное напряжение повышающего преобразователя (обычно) регулируется, но регулирование не обязательно должно быть прекрасным, что опять же в некоторой степени упрощает схему. В схеме, показанной на Рисунке 5, вы видите, что индуктор повышающего преобразователя (1,58 мГн) имеет вторичную обмотку. Это используется, чтобы сообщить IC контроллера, когда был достигнут правильный ток.В упрощенной схеме, показанной на рисунке 11, это не используется — период переключения фиксирован (схема была смоделирована, чтобы я мог получить форму тока, показанную ниже). Хотя эта упрощенная версия не так хороша, как «настоящая», она работает неплохо — по крайней мере, в симуляторе.

Рисунок 12 — Формы сигналов активной коррекции коэффициента мощности

Как видите, форма сигнала тока довольно искажена, но измеренные характеристики симулятора впечатляют, несмотря на его относительную простоту.При 60 Вт в нагрузке (балласт и люминесцентная лампа) фактическая мощность сети составляет 61 Вт (потери в диодах, как и раньше), а при сетевом токе 266 мА он потребляет 64 ВА. Таким образом, коэффициент мощности составляет 0,94 — действительно очень удовлетворительный результат. Это значительно лучше, чем схема пассивной коррекции коэффициента мощности, и этого следовало ожидать. Весь анализ, который я видел, показывает, что активная схема коррекции коэффициента мощности превосходит пассивную схему как с точки зрения общего КПД, так и коэффициента мощности. Катушки индуктивности имеют небольшие размеры (электрически и физически), а потери будут намного ниже, чем в любой пассивной цепи PFC.

Если вам интересно, мощность лампы в два раза больше, чем в двух предыдущих примерах, из-за того, что повышающий преобразователь имеет более высокое выходное напряжение, чем желаемое. Мне очень не хотелось тратить много времени на попытки подобрать уровни мощности, а моя упрощенная версия не регулируется. Успешно запустить симуляцию для импульсного преобразователя было непросто, а симуляции требовали много времени из-за высокочастотного переключения.

Сейчас довольно стандартно, что искажение формы волны обозначается как THD (полное гармоническое искажение), которое в случае активной схемы PFC равно 11.7%. Делайте из этого то, что хотите.


6 Температура

Для правильной работы всех ртутных люминесцентных ламп очень важна температура. Есть относительно узкая полоса над и под которой уменьшается дуга, что приводит к более низкому, чем ожидалось, светоотдаче. Когда трубка холодная, в ней остается меньше паров ртути, поэтому дуга не может достичь полной силы, потому что молекул ртути недостаточно для поддержания разряда на желаемом уровне.

Когда температура слишком высока, давление пара увеличивается, увеличивая эффективное сопротивление дуги и снова уменьшая ток разряда. Для большинства компактных ламп (а также, вероятно, большинства стандартных люминесцентных ламп) температура трубки должна быть около 40 ° C для максимальной светоотдачи. При 0 ° C световой поток составляет всего 40% — действительно очень тусклая лампа. Более высокие температуры не так сильны, но слишком горячая лампа все равно будет сильно разряжена.

Рисунок 13 — Светоотдача в зависимости отТемпература

Когда температура приближается к -38,83 ° C, световой поток полностью прекращается. Это температура, при которой ртуть замерзает, поэтому пары ртути не могут поддерживать дугу и излучать УФ-излучение. Кроме того, по мере снижения температуры напряжение, необходимое для зажигания дуги, увеличивается, и при 0 ° C лампе потребуется примерно на 40% больше напряжения для зажигания по сравнению с напряжением зажигания при нормальной температуре окружающей среды.

Во многих частях света 0 ° C (или ниже) — это нормальная температура окружающей среды в течение многих месяцев в году, поэтому лампу будет труднее запустить и она будет иметь низкую мощность, пока лампа не нагреется немного. .В таких климатических условиях трубу следует закрывать, чтобы защитить ее от ветра, который может значительно снизить температуру и светоотдачу.

.Температура окружающей среды

* Примечание — закрытый светильник обеспечивает повышение температуры на + 10 ° C по сравнению с окружающей средой.

Как и все материалы по этой теме, существуют различия в способе подачи материала, и разные типы трубок могут существенно отличаться друг от друга. Цифры в основном согласуются с приведенным выше графиком, но небольшое примечание предполагает, что указанные температуры находятся в состоянии теплового равновесия. Для стабилизации может потребоваться некоторое время, поэтому исходная светоотдача при первом включении лампы будет одинаковой для открытых и закрытых светильников.Поскольку объем светильника по отношению к лампе не указан, будут большие отклонения, если размер корпуса будет больше или меньше (неустановленных) значений, используемых в таблице.


Ссылки

  1. Электронный балласт для люминесцентных ламп, учебный модуль для студентов — Цзинхай Чжоу, Политехнический институт Вирджинии и государственный университет
  2. ICB1FL02G Интеллектуальная ИС управления балластом для балластов люминесцентных ламп, техническое описание, версия 1.2, февраль 2006 г., Infineon Technologies AG
  3. Работа флуоресцентных систем при низких температурах (Sylvania)


Лампы и энергетический индекс
Основной указатель

Относительная светоотдача (RLO) [3]
Окружающая температура Открытое приспособление Закрытое приспособление *
-10 ° C 25% 50%
0 ° C 50% 80%
10 ° C 80% 100%
25 ° C 100% 98%
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2007. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница создана и авторские права © июнь 2007.
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *