Как загорается люминесцентная лампа?
Как работает люминесцентная лампа? Функционирование люминесцентного осветительного прибора обеспечивается следующими поэтапными действиями:
- на электроды, расположенные на цокольных штырях, подаётся напряжение;
- высокое сопротивление газовой среды в лампе провоцирует поступление тока через стартер с образованием тлеющего разряда;
- ток, проходящий через электродные спирали, в достаточной степени прогревает их, а разогретые стартерные биметаллические контакты замыкаются, что прекращает разряд;
- после остывания стартерных контактов происходит их полное размыкание;
- самоиндукция вызывает возникновение импульсного напряжения дросселя, достаточного для включения освещения;
- проходящий через газовую среду ток уменьшается, а полное отключение стартера обуславливается недостаточностью напряжения.
Лампы спецназначения
Основным назначением устанавливаемых конденсаторов является эффективное снижение помех
Входные конденсаторы обеспечивают существенное понижение реактивной нагрузки, что важно при необходимости получить качественное освещение и продлить срок службы прибора
Блок 1
https://youtube.com/watch?v=HZ74IMaqksA
Технические характеристики
Технические особенности дросселей, на которые стоит обязательно обращать внимание при выборе источника света, следующие:
- Назначение. В люминесцентном устройстве катушка индуктивности создает нужный импульс для того, чтобы пары металла могли в устройстве гореть, также она поддерживает нужное значение мощности во время функционирования устройства.
- Мощность. Главным техническим параметром ограничителя является значение его мощности. Именно от него зависит работоспособность всех других параметров и лампы в целом. Исходя из показателей мощности, эти параметры у каждого ограничителя светильника будут разные. По уровню мощности ограничители разделяются на три больших категории: B, C, и D. От того, к какой категории они относятся, зависит наименование ограничителей.
- Коэффициент самоиндукции. За счет индуктивности дросселя мощность электроэнергии, которая приходиться на проводящие контакты лампы.
Коэффициент самоиндукции.
Включение приборов со сгоревшими спиралями
Если в вашей кладовке покрываются пылью сгоревшие люминесцентные лампы, которые вы никак не соберетесь утилизировать, не торопитесь их выбрасывать. Такие устройства смогут послужить еще, если вы умеете держать в руках паяльник. Для реализации этой идеи понадобятся два абсолютно недефицитных диода и два конденсатора:
Схема включения ЛДС со сгоревшими спиралями
Как работает такая схема? Мост, собранный на диодах VD1, VD2, С1, С2 представляет собой простейший умножитель, увеличивающий напряжение вдвое. Для того чтобы при 400 – 450 В начался тлеющий разряд, совсем необязательно разогревать электроды. Как только светильник запустится, балласт L1 ограничит ток через лампу до рабочего уровня.
Если вы решили повторить эту схему, то обратите внимание на то, что конденсаторы должны быть бумажными неполярными, а диоды рассчитаны на обратное напряжение не ниже 300 В. В качестве балласта используется обычный дроссель, мощность которого равна мощности светильника. В случае если с дросселем совсем туго, но освещение нужно организовать любой ценой, можно в качестве балласта применить обычную лампочку накаливания, мощность которой равна мощности ЛДС
Но такая замена сильно снизит КПД всего устройства, а потому не всегда оправдана
В случае если с дросселем совсем туго, но освещение нужно организовать любой ценой, можно в качестве балласта применить обычную лампочку накаливания, мощность которой равна мощности ЛДС. Но такая замена сильно снизит КПД всего устройства, а потому не всегда оправдана.
Следующий вариант светильника пригодится на тот случай, если в вашем распоряжении оказалось две однотипные ЛДС, у которых сгорело по одной спирали (обычно так и бывает). Для его реализации вам понадобятся дроссель, имеющий мощность вдвое большую, чем номинал каждой лампочки, и стандартный стартер на 220 В:
Включение двух ЛДС со сгоревшими спиралями
Здесь стартер подогревает по одной спирали в каждой лампе, которые включены последовательно. Этого вполне достаточно для пуска большинства газоразрядных приборов. Есть и еще одно применение такой схемы. Она удобна в том случае, если у вас нет двух дросселей на нужную мощность, зато есть один на удвоенную. Вполне очевидно, что в этой схеме будут работать и ЛДС с исправными спиралями.
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.
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
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.
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.
Как работает экономка
Внешний облик ламп дневного света может быть различным. Несмотря на это они имеют одинаковый принцип работы, который реализуется благодаря следующим элементам, которые обычно содержит схема прибора:
- электродов;
- люминофор – специальное люминесцентное покрытие;
- стеклянная колба с инертным газом и парами ртути внутри.
Строение люминесцентной лампочки
Такая лампа дневного света представляет собой газоразрядное устройство с герметичной стеклянной колбой. Газовая смесь внутри колбы подобрана таким образом, чтобы снижать затраты энергии, необходимые на поддержку процесса ионизации.
Для этого на электроды люминесцентной лампы подается на электроды напряжение конкретной величины. Они расположены в противоположных сторонах стеклянной колбы. Каждый электрод имеет два контакта, которые соединяются с источником тока. Таким образом происходит обогрев пространства вблизи электродов. Фактическая схема подключения данного источника света состоит из серии последовательных действий:
- нагрев электродов;
- далее на них осуществляется подача высоковольтного импульса;
- в электроцепи поддерживается оптимальное напряжение для создания тлеющего разряда.
В результате этого в колбе образуется ультрафиолетовое невидимое свечение, которое, проходя через люминофор, становится видимым для человеческого глаза. Чтобы поддерживать напряжение для создания тлеющего разряда, схема работы люминесцентных ламп предполагает подключение следующих приспособлений:
дросселя. Он выступает в роли балласта и предназначен для ограничения силы тока, текущего по прибору, до оптимального уровня;
Дроссель для люминесцентных лампочек
стартера. Он предназначен для защиты лампы дневного света от перегрева. При этом он регулирует накал электродов.
Очень часто причиной поломки экономок является выход из строя электронной начинки балласта или перегорания стартера. Чтобы этого избежать, можно не использовать в подключении перегорающие детали.
Стандартная схема соединения
Стандартная схема, применяемая для подключения люминесцентных ламп, может быть видоизменена (идти без дросселя). Это позволит минимизировать рис выхода из строя осветительного прибора.
Вариант включения без балласта
Как мы выяснили, балласт в устройстве лампы дневного света играет важную роль. При этом на сегодняшний день существует схема, при которой можно избежать включение данного элемента, который очень часто выходит из строя. Можно избежать включения, как балласта, так и стартера.
Как видим, данная схема не содержит нить накала. При этом питание ламп/трубки здесь будет осуществляться через диодный мост, который и будет создавать повышенное постоянное напряжение. Но в такой ситуации необходимо помнить о том, что при данном способе питания осветительное изделие может потемнеть с одной стороны. В реализации приведенная выше схема достаточно проста. Ее можно реализовать при помощи старых компонентов. Для такого типа подключения можно использовать следующие элементы:
- трубка/источник света мощностью 18 Вт;
- сборка GBU 408. Она будет выступать в роли диодного моста;
конденсаторы с рабочим напряжением не превышающего 1000 В, имеющие емкость 2 и 3 нФ.
Необходимо помнить о том, что подбор диодов для диодного моста, а также конденсаторов необходимо осуществляться с запасом по напряжении. Осветительный прибор, собранный таким образом будет давать свечение немного меньшее по яркости, чем при использовании стандартного варианта подключения с использованием дросселя и стартера.
Подключение с помощью современного электронного балласта
Устройства ЭмПРА имели ряд недостатков, что сильно ограничивало сферу применения люминесцентных источников света:
- Долгий запуск светильников (достигал 3-х секунд, а выход на полную мощность мог достигать нескольких минут);
- Проявление стробоскопического эффекта, что очень опасно для производства. При определённой частоте мерцания, вращающиеся механизмы могут показаться остановленными;
- Неработоспособность при низких температурах. Например, в подвале или гараже использовать в холодное время года люминесцентные источники было невозможно;
- Шумная работа — дроссель часто гудел, как при запуске, так и во время работы светильника;
- Установка ЭмПРА в люминесцентных светильниках усложняет схему подключения, так как такой балласт состоит из нескольких раздельных блоков.
Современный тип ПРА – электронный. Это моноблок с печатной платой, на которой собрана вся схема для разогрева и запуска с помощью электронных компонентов. Так как вся схема собрана в едином корпусе, то не нужно собирать схему из дросселей и стартеров. Источники света подключаются только к выведенным клеммам на выходе блока.
Лампы Схемы подключения диммера
1.9к.24.02.2023
ЭПРА работает на повышенной частоте, от 60 до 140 кГц, что исключает появление мерцания и стробоскопического эффекта. Запуск происходит быстро, без дополнительных вспышек и звуковых эффектов.
Электронный балласт
Современные компоненты позволяют изготавливать электронные ПРА более экономичными и компактными, что позволяет встраивать ЭПРА в корпус осветительного прибора. А также появилась возможность изготавливать малогабаритные люминесцентные лампы, например, с цоколем Е27, часто называемые энергосберегающими. Колба, у таких источников света часто изготовлена в виде спирали, что позволяет сделать её большой длины при меньших габаритах. Подключаются такие источники света к сети простым вкручиванием в патрон.
Компактная люминесцентная лампа
Можно выделить следующие достоинства ЭПРА:
- Быстрый запуск в работу;
- Больше экономичность, по сравнению со старыми типами электромагнитных балластов;
- Отсутствие шума при запуске и работе;
- Некоторые модели работают также при отрицательных температурах;
- Высокая отказоустойчивость;
- Отсутствие сильного нагрева;
- Стабильный световой поток.
Принцип работы ЭПРА
После подачи питания, напряжение выпрямляется диодным мостом и конденсатором и поступает на высокочастотный генератор. Импульсы высокой частоты поступают на электроды источника света. При высокой частоте интенсивность нагрева электродов не так интенсивна, но со временем частота начинает падать. При этом напряжение в источнике света увеличивается, контур питания близится к резонансу, интенсивность нагрева растёт.
В определённый момент, происходит пробой газовой среды, и лампа начинает светиться. Устройство ЭПРА таково, что если, со временем эксплуатации, источнику света потребуется большее напряжение для пробоя и начала работы, то он сможет его обеспечить, из-за особенностей своей работы.
Особенности схемы
Так как электронный балласт выполнен в едином корпусе с выведенными наружу клеммниками, то подключить его не составляет особого труда. Не требуется сборка схемы с дросселем и стартером. Тем более, что на корпусе схема соединения с источниками света чаще всего напечатана. Если же её нет, то она обязательно будет в инструкции к устройству.
На входные клеммы ЭПРА подключаются фаза, ноль и заземление от внешней сети. А на выходе два двойных клеммника, куда подключается одна лампа. Типовая схема подключения к одному источнику света выглядит примерно так:
Схема подключения люминесцентной лампы к ЭПРА
Но, так как конструкция балласта может отличаться, а также он может быть предназначен для подключения нескольких источников света, то лучше внимательно рассмотреть схему в инструкции для каждого конкретного устройства.
Схема подключения ЭПРА на две лампы
Также различные схемы подключения люминесцентных источников света, для понимания, можно посмотреть в видео:
Как подключить люминесцентную лампу
Ремонт аккумуляторного люминесцентного светильника
Приведенная схема светильника Ultralight System по схемотехнике похожа на подобные устройства других фирм.
Схема и краткое описание возможно пригодится при ремонте и эксплуатации.
Светильник аккумуляторный люминесцентный предназначен для обеспечения эвакуационного и резервного
освещения, а также как сетевой настольный светильник.
Потребляемая мощность в режиме зарядки – 10Вт.
Время работы от внутренней батареи при полном заряде, не менее 6ч. (с одной лампой и 4ч. с двумя лампами).
Время полного заряда батареи, не менее 14 ч.
Проверить работу светильника, выявить в большинстве случаев неисправности возможно даже не вскрывая
корпус светильника, ориентируясь по яркости свечения светодиодов LOW и HIGH.
Для этого переключатель режима перевести с OFF в DC светодиод LOW или HIGH и лампы светильника должны
загораться. Когда лампы не засветились, переводим переключатель в режим AC подключаем в сети, если после
этого светильник не работает нужно смотреть плату управление и лампы.
Важно
Если светильник нормально работает от сети, переводим, переключатель в режим DC, нажать кнопку TEST,
светильник должен засветится. Даже 1,5-2В лампы тускло загораются, при нажатии кнопки TEST. Отсюда вывод
напряжения на аккумуляторе меньше 5В. Светодиод LOW ярко светит при напряжении на батареи 5.9В,
при уменьшении напряжения яркость будет падать и при 2В отключается, это показывает разряд аккумулятора .
Свечение индикатора HIGH свидетельствует напряжение на аккумуляторе 6.1В и выше. При напряжении 6.4В
светодиод должен ярко светить, с уменьшением напряжение падает яркость светодиода, при 6.0В индикатор
отключается.
Когда на аккумуляторе 6.0В, погаснут оба индикатора LOW и HIGH.
Частые дефекты светильника.
Не работает зарядка аккумулятора.
Проверить сетевой шнур. Не исправный блок питание. Часто проблемой отказа нормальной работы блока
питания является очень плохой монтаж. Нужно проверить все пайки подозрительные пропаять. Проверить
Совет
транзисторы блока питания, если не исправный один с них нужно менять сразу и другой.
Практика показывает, что виновником повторного ремонта будет ранее не замененный транзистор.
В режиме AC работает, DC не работает.
Светодиоды LOW /HIGH не светят, перегорел предохранитель.
В большинстве случаем обрыв соединяющих проводников платы, или выхода из строя аккумулятора
или полной его разрядке.
Плата управление.
Полезные ссылки …
Устройство зарядно-пусковое “ИМПУЛЬС ЗП-02” Фонарик en electronic model: 3810
Ремонт релейного стабилизатора напряжения Uniel RS-1/500 Ремонт стабилизаторов серии LPS-хххrv
Подключение ЭПРА
Подсоединение ЭПРА (электронного пускового механизма)
Дроссели являются довольно шумными устройствами. Поэтому их последние годы подключают в систему люминесцентного освещения нечасто, заменяя их ЭПРА, цифровыми или аналоговыми.
В стартере подобные устройства уже не нуждаются. По сути, электронные пусковые устройства – это небольшие электронные платы. Они сами способны регулировать уровень напряжения и обеспечивают ровный свет, без мерцания. Плюс они более безопасны и менее пожароопасны в эксплуатации и имеют больший срок службы.
Вариантов реализации ЭПРА может быть немало, но основных способов запуска два:
- источники предварительно разогревают; это помогает увеличить КПД прибора и снизить его мерцание
- с использованием колебательного контура; нить накала в этом случае является его частью; при прохождении разряда параметры контура меняются, в результате напряжение падает до требуемого уровня
Избавиться от надоедливого гудения и моргания можно, заменив старый дроссель на современный электронный пускорегулирующий механизм. Для этого следует:
- Разобрать старую схему, удалив из нее дроссель, стартер, а также конденсаты. Внутри должны остаться лишь источник света и провода
- Прикрепляем подобранный по мощности ЭПРА к корпусу саморезами. Если ламп две, то мощность электронного механизма должна быть выше в 2 раза
- Соединяем его проводами с гнездами ламп
- Если сборка произведена правильно, оба источника света должны засветиться одновременно, ровным ярким светом. Гудения, естественно, быть уже не должно.
Достоинства и недостатки люминесцентных источников света
Использование ламп для тепличного выращивания растений
ПЛЮСЫ:
- Первым значительным плюсом таких устройств является существенная экономия электроэнергии. Источники света последнего поколения, работающие по этому принципу, тратят ее в 4-5 раз меньше, чем обычные лампы накаливания.
- Кроме высокой светоотдачи, положительным моментом является длительный срок службы. Он может составлять 12-25 тыс. часов. Подобные устройства часто используют для контрастного освещения помещений большой площади (офисов, торговых центров, школ) или уличного освещения. Используют их на транспорте, в уличных фонарях, туннелях.
МИНУСЫ:
- Необходимость подключения дополнительных устройств (стартеров и дросселей)
- Доминирование в спектре желтого света и искажение цветопередачи освещаемых предметов
- Значительные габариты колбы, из-за чего становится сложно равномерно перераспределить поток света
- На силу света в таких источниках способна влиять температура окружающей среды
- Разогрев лампы происходит не сразу; полную яркость она набирает спустя некоторое время, иногда оно может длится 10-15 минут
- значительная пульсация света, что может сказаться отрицательно на зрении
- Наличие, пусть в минимальных количествах ртути, опасной для здоровья человека, растений и животных
Последними разработками ученых стали компактные люминесцентные источники освещения, внешне схожие с обычными лампами накаливания. Они снабжены стандартным патроном, и их можно легко вкрутить в любую люстру или торшер. Никакой модернизации при этом не требуется.
Вся пускорегулирующая аппаратура (ПРА) в них расположена в самом патроне или выносится отдельно в небольшие блоки. Подобные устройства часто называют энергосберегающими.
Сравнение параметров разных источников освещения
Но все же последние годы пользователи предпочитают подключать вместо люминесцентных ламп современные светодиодные. Принцип работы этих устройств существенно отличается. Люминесцентные колбы заполняются газом и парами ртути, и световое излучение образуется за счет разогревания вольфрамовой спирали. В светодиодных устройствах излучателем света является группа диодов или единичный светодиод. Именно он преобразует ток в световые лучи при протекании его через полупроводник.
Подобные устройства не только более прочны и менее опасны (повреждение люминесцентных же грозит попаданием в организм человека ртути). КПД светодиодных источников освещения гораздо больше, поэтому они более экономичны. Схема подключения люминесцентной или светодиодной лампы в обеих случаях максимально проста – достаточно лишь вкрутить ее патрон в цоколь.
Подробно о способах подключения люминесцентных ламп смотрите на следующем видео:
