Напряжение на люминесцентной лампе: Люминесцентные лампы и их характеристики (Часть1)

Содержание

Как работает стартер лампы дневного света, как проверить дроссель на светильнике?

Люминесцентные лампы от сети напряжением 220 вольт напрямую не включаются. Для них нужен специальный блок, который называется пускорегулирующая аппаратура, укорочено ПРА. Этот блок состоит из трех элементов: дроссель, конденсатор и стартёр. Нас в этой статье будет интересовать стартер для ламп дневного света (ЛДС), что он собой представляет, какие функции на него возложены.

По сути, стартёр – это стеклянная колба, заполненная газом (обычно используется или неон, или смесь гелий с водородом). То есть, это газоразрядная лампа миниатюрного типа, внутри которой тлеет разряд. Здесь же расположены электроды, поддерживающие данный разряд. Существует стартеры двух типов: симметричные и несимметричные. В первом все электроды являются подвижными, во втором – один стационарный. Электроды изготавливаются из биметалла. Чаще всего в люминесцентных светильниках используются конструкции симметричные.

Газоразрядная лампа помещается в металлический или пластмассовый корпус. Крепится она на специальной панели диэлектрического типа, где установлены два контакта. Здесь же устанавливается и конденсатор, который подсоединен к газоразрядной лампе параллельно.

Как работает

Когда в схему, где установлен стартер, подается напряжение, оно попадает на его электроды, между которыми появляется тлеющий разряд. Сила тока разряда незначительная, в пределах от 20 до 50 мА. Именно этот разряд начинает нагревать электроды, которые под действием тепла изгибаются и через какое-то время соприкасаются друг с другом. То есть, электрическая цепочка замыкается, и ток подается далее на дроссель, конденсатор и на лампы дневного света. При этом тлеющий разряд прекращается.

Обратите внимание, что напряжение включение стартера должно быть чуть меньше номинального сети, то есть, 220 вольт, но при этом оно должно быть больше, чем напряжения включения самих ламп дневного света.

Итак, электроды соприкоснулись между собой, что дальше? Так как между ними нет тлеющего разряда, соответственно нет температуры, которая их нагревает. Происходит их остывание, что в конечном итоге приведет к размыканию электродов и цепочки. Именно в этот момент появляется так называемое импульсное напряжение высокой величины внутри дросселя. От него и происходит зажигание люминесцентного осветительного устройства. В процессе работы самой лампы дневного света в цепочке ток имеет значение, равное силе тока источника света. Падение же напряжения, а соответственно и силы тока, делится между самой осветительным прибором и дросселем на равные части.

Зажигание

Как происходит зажигание стартера для лампы? Необходимо отметить, что на эффективность зажигания влияют две позиции:

  • величина силы тока на катодах лампы в момент размыкания электродов;
  • продолжительность нагрева катодов.

Электромагнитная сила внутри дросселя зависит от силы тока в нем. Понятно, что недостаточность силы тока не приведет к зажиганию люминесцентного устройства. А сила тока напрямую зависит от напряжения в цепи. И если последний показатель ниже номинального, то есть большая вероятность, что лампа сразу не зажжется. Поэтому стартер будет в автоматическом режиме пытаться снова и снова проделать ту же операцию, пока она не загорится. Периодичность попыток стандартная – 10 секунд.

Если в питающей сети напряжение падает ниже 80% от номинального, то этого недостаточно, чтобы электроды нагрелись до необходимой температуры. То есть, при таком падении осветительное устройство просто не зажигается.

Конденсатор

Конденсатор в системе ПРА устанавливается параллельно стартеру. Эти два прибора взаимосвязаны. Основное назначение конденсатора:

  • снижение помех в процессе замыкания и размыкание электродов стартера;
  • увеличения длительности действия импульса при размыкании электродов;
  • предотвращение спаивания электродов за счет высокого импульсного напряжения.

Чаще всего в ПРА используются конденсаторы емкостью 0,003-0,1 мкФ.

Как долго работает

Со временем эксплуатации стартера напряжение, создающее тлеющий разряд, снижается. Это может привести к обратному эффекту, когда при работающем люминесцентном светильнике электроды стартера вдруг начнут самопроизвольно замыкаться, что приведет к гашению самой лампы. Тут же будет происходить размыкание электродов, а соответственно и зажигание светильника. Оба процесса моментальные, что приводит к миганию светильника. Это не только влияет на эффективность его работы, но и снижает срок эксплуатации дросселя, потому что при такой работе он будет просто перегреваться.

Поэтому совет – периодически проверять стартер, и при необходимости менять его на новый. Как только увидели, что светильник замигал, не откладывайте замену в долгий ящик.

Схема подключения люминесцентного светильника

Схема подключения лампы дневного света – это несколько вариантов, зависящих от количества ламп дневного света в светильнике. Вот самая простейшая из них на рисунке ниже:

Здесь четко видно, что две спирали лампы дневного света подключаются: одна через дроссель, вторая через стартер. Такое соединение чаще всего применяется, когда необходимо подключить один источник света. Если, к примеру, есть необходимость подключить светильник с двумя лампами дневного света, то приходится устанавливать два стартера на каждую, как это хорошо видно на рисунке схемы ниже (вариант номер два):

При этом необходимо учитывать, что мощность дросселя не должна быть меньше мощности двух источников света. К примеру, если у него мощность 40 Вт (этот показатель наносится на корпус элемента), то две лампы в сумме должны иметь мощность не больше 40 Вт (к примеру, по 20 Вт).

Одной из ярких представителей этой категории осветительных приборов является марка ЛВО 4х18. То есть, это металлический прибор с четырьмя лампами, мощностью каждой по 18 Вт. ЛВО 4х18 чаще всего используются в качестве встраиваемых осветительных устройств. Их обычно монтируют в потолках Армстронг, в гипсокартонных потолочных конструкциях и в других видах потолков. Причины популярности марки ЛВО 4х18 – это невысокая цена от отечественного производителя, простота установки, эффективное свечение и простая схема подключения.

Как работают стартеры люминесцентных ламп

Стартер представляет собой небольшую газоразряд­ную лампу тлеющего разряда. Стеклянная кол­ба наполняется инертным газом (неон или смесь гелий-водород) и помещается в металлический или пластмас­совый корпус, на верхней крышке которого имеется смо­тровое окно.

Схемы включения люминесцентных ламп: а-стартерная с дросселем; б—с лампой накаливания в качестве балласта; EL1 — лампа люминесцентная; КК — стартер; С — конденсатор; LL — дроссель; EL2 — лампа накаливания.

В некоторых конструкциях стартеров смотровое окно отсутствует. Стартер имеет два электро­да. Различают несимметричную и симметричную кон­струкции стартеров. В несимметричных стартерах один электрод неподвижный, а второй подвижный, изготовлен
из биметалла.

В настоящее время наибольшее распро­странение получила симметричная конструкция старте­ров, у которых оба электрода изготовляются из биметалла. Эта конструкция имеет ряд преимуществ по сравнению с несимметричной.

Напряжение зажигания в стартере тлеющего разряда выбирается таким образом, чтобы оно было меньше номинального напряжения сети, но больше рабочего на­пряжения, устанавливающегося на люми­несцентной лампе при ее горении.

Схема подключения двух люминесцентных ламп через стартер.

При включении схемы на на­пряжение сети оно полностью окажется приложенным к стартеру. Электроды стар­тера разомкнуты, и в нем возникает тлеющий разряд. В цепи будет проходить небольшой ток (20-50 мА). Этот ток на­гревает биметаллические электроды, и они, изгибаясь, замкнут цепь, и тлеющий разряд в стартере прекратится.

Через дроссель и последовательно соединенные катоды начнет проходить ток, который будет подогревать катоды лампы. Величина этого тока определяется индуктивным сопротивлением дросселя, выбираемым таким образом, что­бы ток предварительного подогрева като­дов в 1,5 2,1 раза превышал номинальный ток лампы. Длительность предваритель­ного подогрева катодов определяется вре­менем, в течение которого электроды стар­тера остаются замкнутыми.

Когда элек­троды стартера замкнуты, они остывают, и по прошествии определенного промежутка времени, называемого временем контактирования, электроды раз­мыкаются. Так как дроссель обладает большой индуктивностью, то в момент размыкания электродов стар­тера в дросселе возникает большой импульс напряже­ния, зажигающий лампу.

После зажигания лампы в цепи установится ток, рав­ный номинальному рабочему току лампы. Этот ток обу­словит такое падение напряжения на дросселе, что на­пряжение на лампе станет примерно равным половине номинального напряжения сети. Так как стартер вклю­чен параллельно лампе, то напряжение на нем будет равно напряжению на лампе и в связи с тем, что оно недостаточно для зажигания тлеющего разряда в стар­тере, его электроды останутся разомкнутыми при горе­нии лампы.

Стартеры тлеющего заряда.

Возможность зажигания лампы зависит от длитель­ности предварительного подогрева катодов и величины тока, проходящего через лампу в момент размыкания электродов стартера. Если разрыв цепи произойдет при малом значении тока, то величина индуктированной в дросселе э. д. с. и, следовательно, приложенного к лампе напряжения может оказаться недостаточной для ее зажигания, и лампа не зажжется. Поэтому, если при первой попытке стартер не зажжет лампу, он сразу же автоматически будет повторять описанный процесс до тех пор, пока не произойдет зажигание лампы. Со­гласно ГОСТ на стартеры зажигание лампы должно быть обеспечено за время до 10 сек.

Параллельно электродам стартера включен конден­сатор емкостью 0,003-0,1 мкф. Этот конденсатор обыч­но размещается в корпусе стартера. Конденсатор выпол­няет две функции: снижает уровень радиопомех, возни­кающих при контактировании электродов стартера и создаваемых лампой; с другой стороны, этот конденса­тор оказывает влияние на процессы зажигания лампы. Конденсатор уменьшает величину импульса напряже­ния, образуемого в момент размыкания электродов стар­тера, и увеличивает его длительность.

При отсутствии конденсатора напряжение на лампе очень быстро воз­растает, достигая нескольких тысяч вольт, но продолжи­тельность его действия очень небольшая. В этих усло­виях резко снижается надежность зажигания ламп. Кро­ме того, включение конденсатора параллельно электро­дам стартера уменьшает вероятность сваривания или, как говорят, залипания электродов, получающегося в ре­зультате образования электрической дуги в момент размыкания электродов. Конденсатор способствует быстрому гашению дуги.

Принципиальная схема включения люминесцентной лампы.

Применение конденсаторов в стартёре не обеспечи­вает полного подавления радиопомех, создаваемых лю­минесцентной лампой. Поэтому необходимо дополни­тельно на входе схемы установить два конденсатора емкостью не менее 0,008 мкф каждый, соединен­ных последовательно, и среднюю точку заземлить.

Одним из рекомендуемых способов снижения уровня радиопомех является применение дросселей с симметри­рованной обмоткой где обмотка дросселя разделе­на на две совершенно одинаковые части, имеющие рав­ное число витков, намотанных на один общий сердеч­ник.

Каждая часть дросселя соединена последовательно с одним из катодов лампы. При включении такого дрос­селя с лампой оба ее катода работают в одинаковых условиях, что снижает уровень радиопомех. В настоящее время, как правило, выпускаемые промышленностью дроссели изготовляются с симметрированными обмот­ками.

В схеме из-за наличия дросселя ток через лампу и напряжение сети не будут совпадать по фазе, т. е. они не будут одновременно достигать своих нулевых и максимальных значений. Как известно из теории переменного тока, в этом случае ток будет отставать по фазе от напряжения сети на некоторый угол, величина которого определяется соотношением индуктивного со­противления дросселя и активного сопротивления всей сети. Такие схемы называются отстающими.

В ряде случаев использования люминесцетных ламп требуется создавать такие условия, когда ток через лам­пу опережал бы по фазе напряжение сети. Такие схемы называются опережающими. Для выполнения этого условия последовательно с дросселем включается кон­денсатор, емкость которого рассчитывается таким обра­зом, чтобы его емкостное сопротивление было больше индуктивного сопротивления дросселя.

Устройство люминесцентной лампы.

В опережающем балласте в период зажигания лампы ток предварительного подогрева катодов имеет недостаточную величину. Для устранения этого явления необходимо на время зажигания лампы увеличить ток предварительного подогрева, что можно сделать, если частично компенсировать емкость индуктивностью. В цепь стартера включается дополнительная индуктивность в виде компенсирующей катушки.

При замыкании электродов стартера эта компенсирующая катушка включается последовательно с дросселем и конденсатором, общая индуктивность схемы возраста­ет, а вместе с ней увеличивается ток предварительного подогрева. После размыкания электродов стартера ком­пенсирующая катушка отключается, и в рабочем режиме лампы она не участвует. Индуктивность дополнительной катушки компенсирует емкость конденсатора, установ­ленного в стартере. Поэтому в схему вводится дополни­тельный конденсатор емкостью не менее 0,008 мкф, включаемый параллельно лампе и выполняющий в этом случае роль помехоподавляющего конденсатора.

Один из недостатков рассмотренных схем — низкий коэффициент мощности. Он составляет величину 0,5-0,6. Пускорегулирующие аппараты (ПРА), выполненные на основе этих схем, относятся к группе так называемых некомпенсированных аппаратов. При использовании та­ких аппаратов согласно правилам устройства электро­установок (ПУЭ) для повышения низкого коэффициента мощности необходимо предусматривать групповую ком­пенсацию коэффициента мощности, обеспечивающую до­ведение его для всей осветительной установки до вели­чины 0,9-0,95.

При невозможности или экономической неэффектив­ности применения групповой компенсации коэффициента мощности используют схемы, в которых дополнительно параллельно лампе включается конденсатор достаточной емкости, выбранный таким образом, чтобы коэффициент мощности схемы повысился до величины 0,85 -0,9 . ПРА, изготовленный по этой схеме, называют компенсированным. Расчеты показывают, что для ламп мощ­ностью 20 и 40 вт при напряжении 220 в емкость кон­денсатора составляет 3-5 мкф.

Основной недостаток стартерных схем зажигания — их низкая надежность, которая обусловлена ненадежно­стью работы стартера. Надежная работа стартера также зависит от уровня напряжения в питающей сети. Со сни­жением напряжения в питающей сети увеличивается время, необходимое для разогрева биметаллических элек­тродов, а при уменьшении напряжения более чем на 20% номинального стартер вообще не обеспечивает кон­тактирования электродов, и лампа не будет зажигаться. Значит, с уменьшением напряжения в питающей сети время зажигания лампы увеличивается.

Схема запуска сгоревшей люминисцентной лампы.

У люминесцентной лампы по мере старения наблю­дается увеличение ее рабочего напряжения, а у старте­ра, наоборот, с ростом срока службы напряжение зажи­гания тлеющего разряда уменьшается. В результате этого возможно, что при горящей лампе стартер начнет срабатывать и лампа гаснет.

При размыкании электродов стартера лампа вновь загорается и наблюдается мига­ние лампы. Такое мигание лампы, помимо вызываемого им неприятного зрительного ощущения, может привести к перегреву дросселя, выходу его из строя и порче лам­пы. Подобные же явления могут иметь место при ис­пользовании старых стартеров в сети с пониженным уровнем напряжения. При появлении миганий лампы необходимо заменить стартер на новый.

Стартеры имеют значительные разбросы времени кон­тактирования электродов, и оно очень часто недостаточ­но для надежного предварительного подогрева катодов ламп. В результате стартер зажигает лампу после не­скольких промежуточных попыток, что увеличивает дли­тельность переходных процессов, снижающих срок служ­бы ламп.

Общий недостаток всех одноламповых схем — невоз­можность уменьшить создаваемую одной люминесцент­ной лампой пульсацию светового потока. Поэтому такие схемы можно применять в помещениях, где устанавли­вается несколько ламп, а в случае их использования для группы ламп рекомендуется с целью уменьшения пульса­ции светового потока лампы включать в различные фазы трехфазной цепи. Необходимо стремиться к тому, чтобы освещенность в каждой точке создавалась не менее чем от двух-трех ламп, включенных в разные фазы сети.

Двухламповые схемы включения. Применение двух­ламповых схем включения дает возможность уменьшить пульсацию суммарного светового потока, так как пуль­сации светового потока каждой лампы происходят не одновременно, а с некоторым сдвигом по времени. По­этому суммарный световой поток двух ламп никогда не будет равен нулю, а колеблется около некоторого сред­него значения с частотой, меньшей, чем при одной лам­пе. Кроме того, эти схемы обеспечивают высокий коэф­фициент мощности комплекта лампа — ПРА.

Наибольшее распространение получила двухлампо­вая схема, называемая часто схемой с расщепленной фазой. Схема состоит из двух элементов-ветвей: отстающей и опережающей. В первой ветви ток отстает по фазе от напряжения на угол 60°, а во второй — опе­режает на угол 60°. Благодаря этому ток во внешней цепи будет почти совпадать по фазе с напряжением, и коэффициент мощности всей схемы составит величину 0.9-0.95.

Эту схему можно отнести к группе компенси­рованных, и по сравнению с одноламповой некомпенси­рованной схемой она обладает тем преимуществом, что не требуется принимать дополнительных мер для повы­шения коэффициента мощности. При изготовлении ПРА по этой схеме общий расход конструкционных материалов меньше, чем для двух и одноламповых аппаратов. В настоящее время выпускается большое количество различных типов аппаратов, выполненных по этой схеме.

Лампы люминесцентные мощность и характеристики, делаем проверку

Люминесцентные лампы являются одними из самых популярных источников света. Они показывают очень высокие технические характеристики и способны удовлетворить любые потребности пользователей и внешней среды. Широкий ассортимент позволяет сделать выбор очень качественно и легко. Но случаются и неприятные ситуации, тогда лампы не хотят работать либо проявляются другие неисправности.

Поможем разобраться с вопросом проверки мощности лампы и как проверить люминесцентную лампу, и расскажем для чего это делается. Но мощность не единый показатель, который следует проверить, необходимо убедиться также в общей работоспособности устройства и выявить неисправности, в этом мы вам также поможем.

Классификация люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы существуют в ограниченном варианте исполнения. По большему счёту существуют только два варианта, линейные и компактные. Есть ещё кольцевые и U-образные, но их зачастую относят к разновидностям линейных. Они обладают той же структурой, размером и формой стеклянной трубки.

Люминесцентные источники света разделяют на устройства общего освещения и специализированные приборы. Для общего освещения обычно используют устройства с мощностью от пятнадцати до восьмидесяти ват. При этом могут присутствовать дополнительные характеристики света и различного спектра освещения.

Они могут имитировать обычное освещение различного цвета и оттенка. Критериями разделения таких ламп является мощность, тип разряда, по типу излучения, за формой колбы и по способу распределения света.

Различные формы

Каждый из представленных вариантов обладает отдельными подгруппами, которые более точно характеризуют устройство. Например, мощность может быть 15 ват, такая лампа будет маломощной. При использовании прибора на 80 ват, лампа называется сверхмощной.

Излучение света разделяется на такие типы:

  • Естественный свет.
  • Излучение цветного спектра света.
  • Специальные типы излучения для особых случаев и условий.

Маркировка производится с помощью буквенных обозначений. Начинается она с буквы Л, это показывает что устройство люминесцентное. Следующая буква показывает спектр излучаемого света, например, Д – естественное дневное освещение, Б – белый свет и прочие варианты, где буква соответствует первой букве используемого цвета освещения.

Если источник света выдаёт тёплый свет, тогда перед обозначением цвета будет буква Б, соответственно холодный обозначается буквой Х.

Маркировка для отечественной продукции

Также дополнительные обозначения осуществляют помощью следующих букв:

  • Ц – улучшенное качество передачи света.
  • ЦЦ – сверх качественная передача.
  • Р – показывает что тип рефлекторный.
  • Б – устройство быстрого или мгновенного старта.

В самом конце указывают обозначение из цифр, которое отображает мощность прибора в ватах.

Зависимость рабочих характеристик от напряжения

Люминесцентные лампы работают от напряжения в 220 вольт, и при частоте пятьдесят герц, что вполне соответствует нашей стандартной домашней сети. Колебания этих показателей сказывается практически на всех технических характеристиках люминесцентного устройства. Таким образом, ухудшая его работоспособность и качество освещения.

Какие показатели изменяются и насколько это критично:

  • Мощность устройства может как падать, так и повышаться при значительных колебаниях входящего напряжения. Таким образом, приобретая сверхмощную лампу для освещения вашего дворика, вы можете получить некачественное слабое освещение из-за низкого показателя входящего напряжения. Многие начинают наговаривать сразу на устройство и связывать падение мощности с браком конструкции, не разобравшись с корнем проблемы. Стоит измерять напряжение в вашей домашней сети, после чего делать выводы о неисправности.
  • Качество светового потока. При слишком большой амплитуде изменения сетевого напряжения или при резких перепадах, качество света значительно снижается. Так, при смене частоты тока, коэффициент мерцания значительно увеличивается, лампа начинает излучать сильно мерцающий свет, который перенапрягает глаза и вредит зрению человека. Также свет может быть не насыщенным и тусклым, что тоже увеличивает напряжение глаз и может повредить зрение, если находится в таких условиях продолжительное время. Особенно это сказывается, если работать при таком освещении.
  • Срок эксплуатационной службы прибора. Скачки и нестабильное напряжение способствует быстрому изнашиванию и ухудшению работоспособности прибора. Производители утверждают, что допустимой границей колебания тока, является десять процентов от номинального показателя. Превышение этой отметки может сократит срок службы изделия до пятидесяти процентов.

Проверка мощности

Измерение мощности лампочки позволяет создать для неё более подходящие условия и использовать по назначению. Вам ведь не нужна сверхмощная лампа для чтения книги или маломощная для выполнения мелких работ.

Благодаря измерению мощности можно распределить лампочки на необходимые места в соответствии с требованиями. Как правило, проверка производится на тех лампах, где маркировка стёрлась.

Проще всего осуществить измерение мультиметром. С его помощью измерение будет произведено быстро и с высокой точностью. Но если такого прибора нет под рукой, можно воспользоваться другим способом, который также довольно эффективный.

Вам понадобится иметь вольтметр и амперметр. Подключаются они к схеме включения лампы, амперметр последовательно, а вольтметр параллельно. После чего следует включить подачу тока на устройство. Затем снимаете показатели с обоих измерителей и записываете. Разделив полученную силу тока на напряжение, которое показал вольтметр, вы получите значение в ватах. Этот показатель и будет номинальной мощность вашей лампочки.

Тестируем работоспособность

Проверка работоспособности является очень лёгким проверочным процессом. Первое что следует сделать, это, конечно же, попробовать подключить лампу к сети напрямую или установить в соответствующий светильник. После чего можно сделать выводы про исправность и функционирование устройства.

Причины поломоки их ремонт

Более детальная проверка будет заключаться в тестировании каждого элемента по отдельности, но этой займёт значительно больше сил и потребует от вас определённых познаний в данной области.

Причины поломок и их ремонт

Существует множество вариантом неисправности люминесцентных ламп, мы подготовили для вас наиболее распространённые виды и способы их решения.

Разобравшись с причиной неисправности можно легко решить её, давайте приступим к изучению нашего списка:

  • Устройство не включается – причина такое неисправности может заключаться в потере работоспособности лампы или обрыве проводов, схем и контактов. Необходимо заменить лампу, если это не помогло, следует искать причину в соединениях и проводах, возможно, где-то присутствует разрыв схемы.
  • Лампа начинает мигать, но никак не зажигается до стабильного свечения – Это происходит из-за замыкания в проводах или между контактами. Необходимо проверить изоляцию и при необходимости заменить провода. Если это не помогло, возможно, следует заменить саму лампу.
  • Тусклое свечение на обеих, или одном конце устройства – это случается из-за нарушения герметичности колбы. Такое устройство необходимо заменять, ремонту оно не подлежит.
  • Потемнение концов и полное выключение в процессе работы – причиной такого явления может стать неисправный балласт. Вам следует произвести его полную замену и снова протестировать устройство.
  • Циклическое затухание и зажигание лампы – чаще всего причиной такой неисправности становится стартер. Его следует заменить, как в случае с поломанным балластом.
  • Перегорание и почернение концов во время включения – такое случается, когда входящее напряжение не соответствует номинальному. Балластное сопротивление не выдерживает повышенной нагрузки, и лампа сразу перегорает. Также причиной может быть неисправность балласта. В этом случае балласт также заменяется на новый.

Питание лампы дневного света постоянным током

Питание лампы дневного света постоянным током

Питание лампы дневного света постоянным током

 

Наиболее часто применяемые устройства импульсного (стартерного) зажигания люминесцентных ламп обладают некоторыми существенными недостатками: неопределенным временем зажигания, перегрузкой электродов лампы при ее включении, повышенным уровнем радиопомех.

Как показывает практика, в стартерных устройствах (упрощенная схема одного из них приведена на рис. 1) наибольшему нагреву подвергаются участки нитей накала, к которым подводится сетевое напряжение. Здесь зачастую нить перегорает.

Более перспективны — безстартерные устройства зажигания, где нити накала по своему прямому назначению не используются, а выполняют роль электродов газоразрядной лампы — на них подается напряжение, необходимое для поджига газа в лампе.

Вот, к примеру, устройство, рассчитанное на питание лампы мощностью до 40 Вт (рис. 2). Работает оно так. Сетевое напряжение подается через дроссель L1 на мостовой выпрямитель VD3. В один из полупериодов сетевого напряжения конденсатор С2 заряжается через стабилитрон VD1, а конденсатор СЗ — через стабилитрон VD2. В течение следующего полупериода напряжение сети суммируется с напряжением на этих конденсаторах, в результате чего лампа ЕL1 зажигается. После этого указанные конденсаторы быстро разряжаются через стабилитроны и диоды моста и в дальнейшем не оказывают влияния на работу устройства, поскольку не в состоянии заряжаться — ведь амплитудное напряжение сети меньше суммарного напряжения стабилизации стабилитронов и падения напряжения на лампе.

Резистор R1 снимает остаточное напряжение на электродах лампы после выключения устройства, что необходимо для безопасной замены лампы. Конденсатор C1 компенсирует реактивную мощность.

В этом и последующих устройствах пары контактов разъема каждой нити накала можно соединить вместе и подключить к «своей» цепи — тогда в светильнике будет работать даже лампа с перегоревшими нитями.

Схема другого варианта устройства, рассчитанного на питание люминесцентной лампы мощностью более 40 Вт, приведена на рис. 3. Здесь мостовой выпрямитель выполнен на диодах VD1-VD4. А «пусковые» конденсаторы C2, C3 заряжаются через терморезисторы R1, R2 с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Причем в один полупериод заряжается конденсатор С2 (через терморезистор R1 и диод VDЗ), а в другой — СЗ (через терморезистор R2 и диод VD4). Терморезисторы ограничивают ток зарядки конденсаторов. Поскольку конденсаторы включены последовательно, напряжение на лампе EL1 достаточно для ее зажигания.

Если терморезисторы будут в тепловом контакте с диодами моста, их сопротивление при нагревании диодов возрастет, что понизит ток зарядки.

Дроссель, служащий балластным сопротивлением, не обязателен в рассматриваемых устройствах питания и может быть заменен лампой накаливания, как это показано на рис. 4. При включении устройства в сеть происходит разогрев лампы EL1 и терморезистора R1. Переменное напряжение на входе диодного моста VD3 возрастает. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются через резисторы R2, R3. Когда суммарное напряжение на них достигнет напряжения зажигания лампы EL2, произойдет быстрая разрядка конденсаторов — этому способствуют диоды VD1,VD2.

Дополнив обычный светильник с лампой накаливания данным устройством с люминесцентной лампой, можно улучшить общее или местное освещение. Для лампы EL2 мощностью 20 Вт EL1 должна быть мощностью 75 или 100 Вт, если же EL2 применена мощностью 80 Вт, EL1 следует взять мощностью 200 или 250 Вт. В последнем варианте допустимо изъять из устройства зарядно-разрядные цепи из резисторов R2, R3 и диодов VD1, VD2.

Несколько лучший вариант питания мощной люминесцентной лампы — использовать устройство с учетверением выпрямленного напряжения, схема которого приведена на рис. 5. Некоторым усовершенствованием устройства, повышающим надежность его работы, можно считать добавление терморезистора, подключенного параллельно входу диодного моста (между точками 1, 2 узла У1). Он обеспечит более плавное увеличение напряжения на деталях выпрямителя-умножителя, а также демпфирование колебательного процесса в системе, содержащей реактивные элементы (дроссель и конденсаторы), а значит, снижение помех, проникающих в сеть.

В рассмотренных устройствах используются диодные мосты КЦ405А или КЦ402А, а также выпрямительные диоды КД243Г-КД243Ж или другие, рассчитанные на ток до 1 А и обратное напряжение 400 В. Каждый стабилитрон может быть заменен несколькими последовательно соединенными с меньшим напряжением стабилизации. Конденсатор, шунтирующий сеть, желательно применить неполярный типа МБГЧ, остальные конденсаторы — МБМ, К42У-2, К73-16. Конденсаторы рекомендуется зашунтировать резисторами сопротивлением 1 МОм мощностью 0,5 Вт. Дроссель должен соответствовать мощности используемой люминесцентной лампы (1УБИ20 — для лампы мощностью 20 Вт, 1УБИ40 — 40 Вт, 1УБИ80-80ВТ). Вместо одной лампы мощностью 40 Вт допустимо включить последовательно две по 20 Вт.

Часть деталей узла монтируют на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, на которой оставлены площадки для подпайки выводов деталей и соединительных лепестков для подключения узла к цепям светильника. После установки узла в корпус подходящих габаритов его заливают эпоксидным компаундом.

 

Стартеры для ламп. Устройство и работа. Замена и как выбрать

Стартеры для ламп являются частью пускорегулирующей аппаратуры, которая служит для зажигания люминесцентных ламп при подключении к сети 220В с частотой 50 Гц. Помимо стартеров в состав ЭМПРА входит конденсатор и дроссель.

Как устроены и работают стартеры для ламп

Стартер представляет собой небольшую газоразрядную лампу, в которой поддерживается тлеющий разряд. Ее корпус состоит из стеклянной колбы, которая заполняется инертным газом. В качестве него может применяться неон или гелий-водород. В колбе размещено два электрода чаще всего биметаллических. Один электрод закреплен, а второй установлен подвижно. Может применяться два подвижных электрода, что повышает надежность и быстродействие системы. В случае снижения эффективности изгиба одного электрода, это компенсирует второй.

При подаче напряжения на стартер происходит тлеющий разряд. Он поддерживается незначительным током в пределах 20-50 мА. Тлеющий разряд поднимает температуру внутри колбы, от чего происходит разогрев подвижного биметаллического электрода, в результате чего он изгибается и прикасается ко второму. При замыкании цепи разряд переходит на соединительный дроссель и в последующем на саму лампу, вызывая ее подогрев. В это время ток заряда в самом стартере прекращается, поэтому его электроды охлаждаются и разгибаются. В результате в электрической цепи создается импульс высокого напряжения, который передается на дроссель и зажигает люминесцентную лампу, провоцируя ее стойкое белое свечение.

Цель стартера заключается в подогреве лампы, поскольку в противном случае она просто не зажжется при подаче напряжения. Подобный эффект можно наблюдать пытаясь включить низкокачественную люминесцентную лампочку на морозе. Если в тепле она работает безотказно, то в холоде не светит.

Для обеспечения продолжительного ресурса эксплуатации пускателя требуется наличие конденсатора. Его задача заключается в сглаживании экстра токов, благодаря чему осуществляется размыкание электродов прибора. Без наличия конденсатора электроды просто спаяются между собой. Конденсатор имеет емкость от 0,003 до 0,1 мкФ. Зачастую в конструкции люминесцентных ламп, особенно с патроном Е27, предусматривается подключение двух последовательно соединенных конденсаторов емкостью каждого по 0,01 мкФ. Это необходимо для компенсации создания радиопомех, которые обычно наблюдаются при работе ламп дневного света.

Специфика работы стартера требует соблюдение определенного напряжения. В случае его падения до уровня 80% лампочка не загорится, поскольку пускатель не сможет правильно ее прогреть. Дело в том, что напряжение зажигания самого стартера должно быть ниже, чем напряжение в сети, к которой он подключен. При этом рабочее напряжение вызывающее свечение самой люминесцентной лампы должно быть ниже, чем у пускателя.

Срок службы стартера и признаки его скорого выхода из строя

Стартеры для ламп выходят из строя чаще, чем непосредственно сама лампочка. По мере применения пускового устройства напряжение образующее тлеющий разряд снижается. Как следствие может наблюдаться замыкание между электродами стартера даже при работе лампы, когда она уже издает свет. Как следствие лампочка гасится и снова зажигается, что человеческим глазом воспринимается как мерцание. Симптомом начала таких проблем является легкое мигание при длительной работе, или вначале до набора максимального свечения.

В это время внутри стартера электроды то присоединяются, то разъединяются. Как только контакт между ними прекращается лампа горит. Подобные блики не только мешают, но и опасны для других элементов лампы, в первую очередь наблюдается перегрев дросселя. Может выйти из строя и сама колба.

Люминесцентные лампочки предлагаются в различных форматах. Лампы, применяемые в обыкновенных люстрах и светильниках, сделаны под цоколь Е14 и Е27. В этом случае стартер прячется прямо в корпусе лампочки, поэтому как только он выходит из строя, то меняется весь механизм. Для вытянутых ламп, устанавливаемых в потолочные светильники, применяются отдельные пусковые устройства. Такие стартеры для ламп нужно своевременно менять, чтобы предотвратить выход из строя всей осветительной системы.

Фактический ресурс стартера позволяет осуществлять не менее 6000 включений. Это довольно много, ведь даже пользуясь светом дважды в день, ресурс израсходуется только через 8 лет. Конечно, свет может включаться и отключаться гораздо чаще, поэтому стартеры для ламп на практике служат намного меньше.

Стартеры для ламп являются довольно специфической конструкцией, главный недостаток которой в низкой надежности. Зачастую устройство отказывает, в результате чего возникает фальстарт в виде несколько вспышек света при нажатии на включатель. Как следствие после короткого мерцания полноценное свечение так и не происходит. Любые неполадки пускателя негативно сказываются на ресурсе самой лампочки. Проблемы с запуском снижают и коэффициент полезного действия осветительного оборудования, увеличивая потребление энергии, что сопровождается малым количеством выделяемого света.

По мере эксплуатации рабочее напряжение стартера снижается, в то время как у самой лампы повышается. Такая несовместимость провоцирует возникновение тлеющего разряда даже в том случае, если лампочка уже светит, что тоже провоцирует мигание. Со временем стартер может терять в уровне эффективности разогрева лампы. В результате нажимая на выключатель, свет просто не зажигается. Чтобы все заработало, приходится по несколько раз жать на клавишу. При каждом срабатывании лампа понемногу прогревается, пока не достигнет достаточной температуры для свечения.  При этом создается впечатление, что вся проблема в самом выключателе, а точнее его контактами. По этой причине осуществляется сильное надавливание на его клавишу.

Критерии выбора
Выбирая стартер под определенный тип ламп, требуется в первую очередь обращать внимание на следующие показатели:
  • Ток зажигания.
  • Напряжение.
  • Уровень мощности.
  • Тип применяемого конденсатора.

Что касается тока зажигания, он должен быть выше рабочего напряжение лампы, но не ниже напряжения в сети питания. Только при соблюдении таких условий освещение будет работать корректно.

Базисное напряжение может составлять 127 или 220В. При включении в одноламповую схему применяется устройство на 220В. Для двухламповых систем используются стартеры на 127В.

Одним из самых важных критериев выбора стартера является уровень его мощности. Он измеряется в ваттах (Вт) и прописывается на боковой части корпуса стартера. В отдельных случаях мощность может изображаться на торцевой части стартера выдавленной в пластике. Подавляющее большинство представленных в продаже пускателей производятся с мощностью 60, 90 и 120 Вт. Также бывают стартеры для ламп с диапазоном мощности 4-22 Вт, 4-65 Вт и так далее.

В некоторых странах, в том числе и России, для обозначения параметров стартера применяется маркировка. На поверхность корпуса устройства наносится буквенно-цифровая надпись ХХ-С-ХХХ. Сначала идут две цифры, которые указывают на мощность устройства. Потом указывается буква «С», обозначающая что применяемый прибор это стартер. Дело в том, что при незнании пускатель можно спутать с конденсатором или другими устройствами, поэтому присутствие в маркировке «С» позволяет избежать подобных ошибок. Сразу после буквы идет трехзначное число, которое указывает на напряжение, применяемое для работы. Это может быть 127 или 220В.

Многие производители, поставляющие свою продукцию на рынки всего мира, применяют свою собственную фирменную маркировку. В этом случае для удобства потребителей помимо собственного буквенно-цифрового обозначения применяется и стандартная расшифровка с указанием параметров мощности и напряжения. Далеко не все бренды указывают на корпусе устройства для скольких лампочек оно может поменяться. При отсутствии нужной информации ее нужно искать в инструкции.

Процесс замены пускателя

Рекомендуется менять стартеры для ламп вместе с самими лампами.  В этом случае новые устройства не выйдут из строя в неподходящий момент, из-за износа старых элементов в схеме подключения.

Замену нужно осуществлять не только при полном перегорании лампы, но и в случае:
  • Мерцания.
  • Длительной задержки при включении.
  • Сильного шума при работе.
  • Существенного падения яркости.
  • Самовольного отключения на продолжительный срок с последующим включением.

В случае с люминесцентными лампами в формате цоколя Е14 и Е27 прибор просто выкручивается, а на его место ставится новая лампочка. Длинные лампы потолочного типа меняются по другой схеме. Колба лампочки поворачивается по своей осина на 45 градусов в направлении часовой стрелки. В результате ее электроды сдвигаются до выходного шлица. После этого лампа вытягивается. Стартер скрыт за отражающей крышкой светильника, поэтому ее нужно также демонтировать. Она может крепиться защелками или винтами. После извлечения крышки можно увидеть закрепленный в посадочном гнезде стартер. Он просто поворачивается против часовой стрелки до характерного щелчка и вытягивается как вилка из розетки. На его место ставится новый стартер.

Похожие темы:

Блог — Радиолюбитель — Электронный балласт компактной люминесцентной лампы дневного света

Лампы накаливания хотя и стоят дешево, но потребляют много электроэнергии, поэтому многие страны отказываются от их производства (США, страны Западной Европы). Взамен им приходят компактные люминесцентные лампы дневного света (энергосберегающие), их закручивают в те же патроны Е27, что и лампы накаливания. Однако стоят они в 15-30 раз дороже, зато в 6-8 раз дольше служат и в 4 раза меньше потребляют электроэнергии, что и определяет их судьбу. Рынок переполнен разнообразием таких ламп, в основном китайского производства. Одна из таких ламп, фирмы DELUX, показана на фото.

Ее мощность 26 Вт -220 В, а блок питания, называемый еще электронным балластом, расположен на плате размерами 48×48 мм (рис.1) и находится в цоколе этой лампы.

Ее радиоэлементы размещены на монтажной плате навесным монтажом, без применения ЧИП-элементов. Принципиальная схема нарисована автором из осмотра монтажной платы и показана на рис.2.

Примечание к схеме: на схеме отсутствует точка, обозначающая соединение динистора, диода D7 и базы транзистора EN13003A

Вначале уместно напомнить принцип зажигания люминесцентных ламп, в том числе и при применении электронных балластов. Для зажигания люминесцентной лампы необходимо разогреть ее нити накала и приложить напряжение 500…1000 В, т.е. значительно больше, чем напряжение электросети. Величина напряжения зажигания прямо пропорциональна длине стеклянной колбы люминесцентной лампы. Естественно, для коротких компактных ламп она меньше, а для длинных трубчатых ламп — больше. После зажигания лампа резко уменьшает свое сопротивление, а значит, надо применять ограничитель тока для предотвращения КЗ в цепи. Схема электронного балласта для компактной люминесцентной лампы представляет собой двухтактный полумостовой преобразователь напряжения. Вначале сетевое напряжение с помощью 2-полупериодного моста выпрямляется до постоянного напряжения 300…310 В. Запуск преобразователя обеспечивает симметричный динистор, обозначенный на схеме Z, он открывается, когда, при включении электросети, напряжение в точках его подключения превысит порог срабатывания. При открывании, через динистор проходит импульс на базу нижнего по схеме транзистора, и преобразователь запускается. Далее двухтактный полумостовой преобразователь, активными элементами которого являются два транзистора n-p-n, преобразует постоянное напряжение 300…310 В, в высокочастотное напряжение, что позволяет значительно уменьшить габариты блока питания. Нагрузкой преобразователя и одновременно его управляющим элементом является тороидальный трансформатор (обозначенный в схеме L1) со своими тремя обмотками, из них две управляющие обмотки (каждая по два витка) и одна рабочая (9 витков). Транзисторные ключи открываются противофазно от положительных импульсов с управляющих обмоток. Для этого управляющие обмотки включены в базы транзисторов противофазно (на рис.2 начало обмоток обозначены точками). Отрицательные выбросы напряжения с этих обмоток гасятся диодами D5, D7. Открытие каждого ключа вызывает наводку импульсов в двух противоположных обмотках, в том числе и в рабочей обмотке. Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентною лампу через последовательную цепь, состоящую из: L3 — нити накала лампы -С5 (3,3 нФ 1200 В) — нити накала лампы — С7 (47 нФ/400 В). Величины индуктивностей и емкостей этой цепи подобраны так, что в ней возникает резонанс напряжений при неизменной частоте преобразователя. При резонансе напряжений в последовательной цепи, индуктивное и емкостное сопротивления равны, сила тока в цепи максимальна, а напряжение на реактивных элементах L и С может значительно превышать прикладываемое напряжение. Падение напряжения на С5, в этой последовательной резонансной цепи, в 14 раз больше, чем на С7, так как емкость С5 в 14 раз меньше и его емкостное сопротивление в 14 раз больше. Следовательно, перед зажиганием люминесцентной лампы максимальный ток в резонансной цепи разогревает обе нити накала, а большое резонансное напряжение на конденсаторе С5 (3,3 нФ/1200 В), включенного параллельно лампе, зажигает лампу. Обратите внимания на максимально допустимые напряжения на конденсаторах С5=1200 В и С7= 400 В. Такие величины подобраны неслучайно. При резонансе напряжение на С5 достигает около 1 кВ и он должен его выдерживать. Зажженная лампа резко уменьшает свое сопротивление и блокирует (закорачивает) конденсатор С5. С резонансной цепи исключается емкость С5, и резонанс напряжений в цепи прекращается, но уже зажженная лампа продолжает светиться, а дроссель L2 своей индуктивностью ограничивает ток в зажженной лампе. При этом преобразователь продолжает работать в автоматическом режиме, не меняя свою частоту с момента запуска. Весь процесс зажигания длится меньше 1 с. Следует отметить, что на люминесцентную лампу все время подается переменное напряжение. Это лучше, чем постоянное, так как обеспечивает равномерный износ эмиссионных способностей нитей накаливания и этим увеличивает срок ее службы. При питании ламп от постоянного тока срок ее службы уменьшается на 50%, поэтому постоянное напряжения на газоразрядные лампы не подают.

Назначения элементов преобразователя.
Типы радиоэлементов указаны на принципиальной схеме (рис.2).
1. EN13003A- транзисторные ключи (на монтажной схеме производители их почему-то не обозначили). Это биполярные высоковольтные транзисторы средней мощности, n-p-n проводимости, корпус ТО-126, их аналоги MJE13003 или КТ8170А1 (400 В; 1,5 А; в импульсе 3 А), можно и КТ872А (1500 В; 8 А; корпус Т26а), но по габаритам они больше. В любом случае надо правильно определить выходы БКЭ, так как у разных производителей могут быть разные их последовательности, даже у одного и того же аналога.
2. Тороидальный ферритовый трансформатор, обозначенный производителем L1, размеры кольца 11x6x4,5, вероятная магнитная проницаемость 2000, имеет 3 обмотки, две из них по 2 витка и одна 9 витков.
3. Все диоды D1-D7 однотипные 1N4007 (1000 В, 1 А), из них диоды D1-D4 — выпрямительный мост, D5, D7 — гасят отрицательные выбросы управляющего импульса, a D6 — разделяет источники питания.
4. Цепочка R1СЗ обеспечивает задержку пуска преобразователя с целью «мягкого пуска» и не допущения броска пускового тока.
5. Симметричный динистор Z типа DB3 Uзс.max=32 В; Uoc=5 В; Uнеотп.и.max=5 В) обеспечивает первоначальный запуск преобразователя.
6. R3, R4, R5, R6 — ограничительные резисторы.
7. С2, R2 — демпферные элементы, предназначенные для гашения выбросов транзисторного ключа в момент его закрытия.
8. Дроссель L1 состоит из двух склеенных между собой Ш-образных ферритовых половинок. Вначале дроссель участвует в резонансе напряжений (совместно с С5 и С7) для зажигания лампы, а после зажигания своей индуктивностью гасит ток в цепи люминесцентной лампы, так как зажженная лампа резко уменьшает свое сопротивление.
9. С5 (3,3 нФ/1200 В), С7 (47 нФ/400 В) — конденсаторы в цепи люминесцентной лампы, участвующие в ее зажигании (через резонанс напряжений), а после зажигания С7 поддерживает свечения.
10. С1 — сглаживающий электролитический конденсатор.
11. Дроссель с ферритовым сердечником L4 и конденсатор С6 составляют заградительный фильтр, не пропускающий импульсные помехи преобразователя в питающую электросеть.
12. F1 — мини-предохранитель в стеклянном корпусе на 1 А, находится вне монтажной платы.

Ремонт.
Перед тем как ремонтировать электронный балласт, необходимо «добраться» до его монтажной платы, для этого достаточно ножом разъединить две составные части цоколя. При ремонте платы под напряжением будьте осторожны, так как ее радиоэлементы находятся под фазным напряжением!

Перегорание (обрыв) макальных спиралей люминесцентной лампы, при этом электронный балласт остается исправным. Это типичная неисправность. Восстановить спираль невозможно, а стеклянные люминесцентные колбы к таким лампам отдельно не продаются. Какой же выход? Или приспособить исправный балласт к 20-ватному светильнику, имеющему прямую стеклянную лампу, вместо его «родного» дросселя (светильник будет работать надежнее и без гула) или использовать элементы платы как запчасти. Отсюда рекомендация: закупайте однотипные компактные люминесцентные лампы — легче будет ремонтировать.

Трещины в пайке монтажной платы. Причина их появления — периодическое нагревание и последующее, после выключения, остывание места пайки. Нагревается место пайки от элементов, которые греются (спирали люминесцентной лампы, транзисторные ключи). Такие трещины могут проявиться после нескольких лет эксплуатации, т.е. после многократного нагревания и остывания места пайки. Устраняется неисправность повторной пайкой трещины.

Повреждение отдельных радиоэлементов. Отдельные радиоэлементы могут повредиться как от трещин в пайке, так и от скачков напряжения в питающей электросети. Хотя в схеме и есть предохранитель, но он не защитит радиоэлементы от скачков напряжений, как это мог бы сделать варистор. Предохранитель сгорит от пробоев радиоэлементов. Безусловно, самым слабым местом из всех радиоэлементов данного устройства являются транзисторы.

Список радиоэлементов

 

Стартерная схема включения люминесцентных ламп

Пуск без стартеров

Лампы дневного света владеют рядом преимуществ по сопоставлению с лампами накаливания. К их числу относятся большой срок службы, экономичность, отменная освещаемость. Ко всем плюсам, им присущи также и недостатки.

Это ненадежность осветительных приборов, долгий процесс зажигания (в особенности при пониженных температурах) и перегорание ламп, а конкретно нити накала. Но люди умельцы находят методы решения этих заморочек, и есть несколько схем, при помощи которых, можно обходиться для пуска ламп не только лишь без стартеров, но и с обрывами в нити накала.Приведенная схема устраняет ЛДС от ряда недостатков. Она быстро и надежно зажигает лампы мощностью 20 и 40 Вт (в том числе и лампы со спаленными нитями накала).

Без стартерная схема включения ламп дневного света

C1,C2 – 0.5 mkF 400 B C3,C4 – 0.1 mkF 1000 B VD1…VD6– Любые на ток 0,1 А для ЛДС-20 и 0,2 А для ЛДС-40 и оборотное напряжение более 600 В (по последней мере для VD5, VD6).L1 – Дроссель, соответственный типу лампы. Если вы переделываете осветительный прибор промышленного производства – оставьте имеющийся. Если же вы собираете осветительный прибор с нуля, то дроссель можно поменять лампой накаливания 75…150 Вт (зависимо от мощности ЛДС).

Внимание:При зажигании лампы напряжение на выходе схемы добивается 1200 В. Будьте аккуратны при наладке схемы.Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения.

Категория:Электричество на даче

Схемы включения ламп накаливания. Управление двумя лампами, присоединенными к сети, осуществляется одним однополюсным выключателем, пятью лампами —двумя выключателями, расположенными рядом (одним выключателем включают две лампы, другим — три, тремя лампами)— с помощью люстрового переключателя для попеременного изменения числа включаемых ламп.

Рис. 1.

Схемы присоединения группы ламп накаливания к осветительной сети:а — двух ламп одним выключателем; б — пяти ламп двумя выключателями; в — с помощью люстрового переключателя; г — с двух мест двумя переключателями, соединенными перемычками; д — ламп к сети, питаемой от трехпроводной системы с изолированной нейтралью; е — ламп к сети, питаемой от четырехпроводной системы с заземленной нейтральюПри первом повороте переключателя включается одна из трех ламп, при втором остальные две, но выключается первая лампа, при третьем — выключаются все лампы, при четвертом — выключаются все лампы люстры.Для независимого управления одной или несколькими лампами с двух мест применяют схему, в которой используют два переключателя, соединенных двумя перемычками. Эту схему применяют при освещении коридоров и лестничных клеток жилых домов и предприятий, а также туннелей с двумя или несколькими выходами (рис. 1).Схемы включения люминесцентных ламп.Люминесцентные лампы могут включаться в электрическую сеть по стартерной (рис.

2) или бесстартерной схемам (рис. 3) зажигания.При включении ламп по стартерной схеме зажигания в качестве стартера применяют газоразрядную неоновую лампу с двумя (подвижным и неподвижным) электродами. Включают люминесцентную лампу в электрическую сеть только последовательно с балластным резистором, ограничивающим рост тока в лампе и таким образом предохраняющим ее от разрушения.

В сетях переменного тока в качестве балластного резистора применяют конденсатор или катушку с большим индуктивным сопротивлением — дроссель.Зажигание люминесцентной лампы происходит следующим образом. При ее включении между электродами возникает тлеющий разряд, теплота которого нагревает подвижный биметаллический электрод. При нагреве до определенной температуры подвижный электрод стартера, изгибаясь, замыкается с неподвижным, образуя электрическую цепь, по которой проходит ток, необходимый для предварительного подогрева электродов лампы.

Рис. 2. Стартерное зажигание люминесцентной лампы: а — схема; б — общий вид стартера; 1 — дроссель; 2 — лампа; 3 — стартер

Рис. 3.

Схема бесстартерного зажигания двухлампового люминесцентного светильникаПри прохождении тока в цепи электродов лампы разряд в стартере прекращается, в результате чего подвижный электрод стартера остывает и, разгибаясь, возвращается в исходное положение, разрывая электрическую цепь лампы.При разрыве к напряжению сети добавляется ЭДС самоиндукции дросселя, и возникший в дросселе импульс повышенного напряжения вызывает дуговой разряд в лампе, зажигая ее. С возникновением дугового разряда напряжение на электродах лампы и параллельно соединенных с ними электродах стартера снижается настолько, что оказывается недостаточным для возникновения тлеющего разряда между электродами стартера.Если лампа не зажжется, на электродах стартера появится полное напряжение сети и весь процесс повторится.Для включения люминесцентных ламп применяют стартерные и бесстартерные пускорегулирующие аппараты (ПРА), которые представляют собой комплектные устройства, обеспечивающие надежное зажигание и нормальную работу ламп, а также повышение коэффициента мощности.Электричество на даче- Схемы включения источников светаКатегория:Электромонтажные работыСхемы включения ламп накаливания. Управление двумя лампами, присоединенными к сети, осуществляется одним однополюсным выключателем (рис.1, а), пятью лампами — двумя выключателями (рис.

1, б), расположенными рядом (одним выключателем включают две лампы, другим — три лампы), тремя лампами — с помощью люстрового переключателя (рис. 1, в) для попеременного изменения числа включаемых ламп.При первом повороте переключателя включается одна из трех ламп, при втором — остальные две, но выключается первая лампа, при третьем — выключаются все лампы, при четвертом — выключаются все лампы люстры. Для независимого управления одной или несколькими лампами с двух мест применяют схему (рис.

1, г), в которой используют два переключателя, соединенных двумя перемычками.Эту схему применяют при освещении коридоров и лестничных клеток жилых домов и предприятий, а также туннелей с двумя или несколькими выходами. Схема питания сети, питаемой от четырехпроводной системы с заземленной нейтралью ламп от трехпроводной и четырехпроводной сети показана на рис. 1, д, е.

Рис.

1. Схемы присоединения группы ламп накаливания к осветительной сети: а — двух ламп одним выключателем, 6 — пяти ламп двумя выключателями, в — с помощью люстрового переключателя, г — с двух мест двумя переключателями, соединенными перемычками, д — ламп к сети, питаемой от трехпроводной системы с изолированной нейтралью, е — лампСхемы включения люминесцентных ламп. Люминесцентные лампы могут включаться в электрическую сеть по стартерной или бесстартерной схемам зажигания.При включении ламп по стартерной схеме зажигания (рис.

2, а) в качестве стартера (рис.2, б) применяют газоразрядную неоновую лампу с двумя (подвижным и неподвижным) электродами. Включают люминесцентную лампу в электрическую сеть только последовательно с балластным резистором, ограничивающим рост тока в лампе и таким образом предохраняющим ее от разрушения. В сетях переменного тока в качестве балластного резистора применяют конденсатор или катушку с большим индуктивным сопротивлением — дроссель.

Рис. 2.

Стартерное зажигание люминесцентной лампы: а — схема, б — общий вид стартера; 1 — дроссель, 2 — лампа, 3 — стартерЗажигание люминесцентной лампы происходит следующим образом. При включении лампы между электродами возникает тлеющий разряд, теплота которого нагревает подвижный биметаллический электрод.При нагреве до определенной температуры подвижный электрод стартера, изгибаясь, замыкается с неподвижным, образуя электрическую цепь, по которой проходит ток, необходимый для предварительного подогрева электродов лампы. Подогреваясь, электроды начинают испускать электроны.

При прохождении тока в цепи электродов лампы разряд в стартере прекращается, в результате чего подвижный электрод стартера остывает и, разгибаясь, возвращается в исходное положение, разрывая электрическую цепь лампы.При разрыве к напряжению сети добавляется эдс самоиндукции дросселя и возникший в дросселе импульс повышенного напряжения вызывает дуговой разряд в лампе, зажигая ее. С возникновением дугового разряда напряжение на электродах лампы и параллельно соединенных с ними электродах стартера снижается настолько, что оказывается недостаточным для возникновения тлеющего разряда между электродами стартера. Если лампа не зажжется, на электродах стартера появится полное напряжение сети и весь процесс повторится.

Рис. 3. Схема бесстартерного зажигания двухлампового люминесцентного светильника:ООДр — основная обмотка дросселя, ДОДр — дополнительная обмотка дросселя, С — конденсатор, НТр — нахальный трансформатор, Л — люминесцентная лампаДля включения люминесцентных ламп применяют стартерные и бесстартерные пускорегулирующие аппараты ПРА, которые представляют собой комплектные устройства, обеспечивающие надежное зажигание и нормальную работу ламп, а также повышение коэффициента мощности.

Схема включения бесстартерных ПРА двухлампового люминесцентного светильника показана на рис. 3.Схемы включения ламп ДРЛ. Двухэлектродные лампы включают в электрическую сеть переменного тока напряжением 220 В через поджигающее устройство, с помощью которого (импульсом высокого напряжения) зажигается лампа (рис.

4).Для защиты выпря-напряжения служит конденсатор С1.Конденсатор СЗ необходим для устранения помех радиоприему, создаваемых поджигающим устройством при зажигании лампы. Четырехэлектродная лампа в отличие от приведенной выше схемы включения двухэлектродной лампы включается в сеть по упрощенной схеме, в которой отсутствует поджигающее устройство. Зажигание четырехэлектродной лампы происходит от питающей сети напряжением 220 В.В схеме включения в сеть четырехэлектродной лампы имеются дроссель и конденсатор, которые выполняют те же функции, что и в схеме включения двухэлектродной лампы ДРЛ.

Рис.4. Схема включения двух-электродной лампы ДРЛ: ООДр — основная обмотка дросселя, ДОДр — дополнительная обмотка дросселя, С1 — конденсатор защиты выпрямителя, С2 – зарядный конденсатор, СЗ — помехоподавляющий конденсатор, СВ – селеновый выпрямитель, R — зарядный резистор, Л — двухэлектродная лампа ДРЛ. Р – разрядникПоджигающее устройство состоит из разрядника Р, селенового выпрямителя (диода) СВ, зарядного резистора R и конденсаторов С1 и С2.

Основная обмотка дросселя в схеме служит для предотвращения резкого возрастания тока в лампе, а также стабилизации ее режима горения.Электромонтажные работы- Схемы включения электрических источников светаЛюминесцентная 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.

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.При разогреве контактов пускателя от проходящего тока биметаллическая пластина замыкается.

После этого проводником становится металл, и разряд прекращается.Биметаллический электрод остывает и размыкает контакт. При этом дроссель выдает импульс высокого напряжения из-за самоиндукции, и ЛЛ зажигается.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 Вв высокочастотное. Сначала разогреваются электроды ЛЛ, а затем подается высокое напряжение.

При высокой частоте повышается КПД и полностью исключается мерцание. Схема включения люминесцентной лампыможет обеспечивать холодный запускили 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 С4и пробивается динистор.Запускается полумостовой генератор на трансформаторе TR1и транзисторах Т1и 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, С2выбираются под рабочее напряжение 600 В. Их недостаток заключается в больших габаритах.

Конденсаторы С3, С4устанавливают 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.

Источники:

  • elektrica.info
  • gardenweb.ru
  • gardenweb.ru
  • fb.ru

Зажигание — люминесцентная лампа — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Зажигание — люминесцентная лампа

Cтраница 2


ДРЛ включаются в электрическую сеть последовательно с балластным сопротивлением, в качестве которого используется индуктивное сопротивление — дроссель. Для уменьшения напряжения зажигания люминесцентной лампы ее электроды предварительно нагреваются до температуры 800 — 900 С. Нагрев электродов осуществляется с помощью стартера ( в стартерной схеме) и других приспособлений в бес-стартерных схемах включения.  [17]

Работа люминесцентных ламп, как и всех приборов ртутного разряда, содержащих жидкую ргугь, зависит от окружающей температуры. Известно, например, что зажигание люминесцентных ламп может стать невозможным при низкой температуре окружающей среды. Поэтому было бы желательно заменить ртуть каким-либо инертным газом.  [19]

Дроссель, конденсатор для исправления коэффициента мощности, конденсаторы, блокирующие радиопомехи, обычно объединяются в пуско-регулирующие аппараты ( ПРА) люминесцентных ламп. ПРА делятся на три группы по способу зажигания лампы: стартер-ного, быстрого и мгновенного ( бесстартерного) зажигания. Зажигание люминесцентной лампы с помощью стартера осуществляется следующим образом. Под действием напряжения сети, приложенного на электроды стартера, в нем возникает тлеющий разряд. Последний разогревает биметаллическую платинку, и она замыкает цепь, вследствии чего по электродам люминесцентной лампы проходит ток. При замыкании электродов стартера тлеющий разряд прекращается, что вызывает их охлаждение и размыкание цепи. В этот момент на подогретых электродах лампы появляется импульс напряжения, зажигающий ее.  [21]

Основным источником света на электростанциях и подстанциях являются лампы накаливания, однако широкое применение получает люминесцентное освещение. Больший срок службы люминесцентных ламп является решающим обстоятельством при выборе типа светильников, несмотря на сложность пускорегулирующей аппаратуры, чувствительность к температуре окружающей среды и к напряжению сети. При температуре окружающей среды ниже 5 С и понижении напряжения на 10 % ниже номинального зажигание люминесцентных ламп не гарантируется.  [22]

Уже несколько десятков лет на работе и в быту людей сопровождают люминесцентные осветительные лампы. Преимущество их перед классическими лампами накаливания очевидны — гораздо более высокий КПД, приближенный к естественному спектральный состав света и повышенный срок службы. Однако есть у этих ламп и свои недостатки. Во-первых, для зажигания люминесцентных ламп требуется наличие дополнительных элементов — громоздкого дросселя и ненадежного стартера.  [23]

Однако напряжения на фильтрующем конденсаторе С10 оказывается недостаточным для зажигания люминесцентной лампы. При замкнутых контактах кнопки SB1 конденсатор С77 заряжен до напряжения 115 В. При этом на вторичной обмотке трансформатора возникает импульс напряжения, достаточный для зажигания люминесцентной лампы.  [24]

Это реле состоит из небольшой разрядной лампы, наполненной неоном. В колбу помещены электроды, один из которых изготовлен из биметаллической пластинки. В нормальном ( холодном) положении между электродами имеется зазор. При включении цепи между электродами вспыхивает тлеющий разряд, нагревающий электроды, вследствие чего пластина изгибается и замыкает цепь. Потенциал зажигания реле подбирается лежащим между сетевым напряжением и потенциалом зажигания люминесцентной лампы. Поэтому в первый момент разряд вспыхивает между пластинками реле, а не в лампе. При закорочении реле ток почти в два раза превышает ток лампы.  [26]

Изменение качества напряжения существенно влияет на работу осветительных установок: приводит к нестабильной работе источников света, вызывает мигание и вспышки, которые создают повышенную утомляемость глаз работающих. С отклонением напряжения связаны световой поток, освещенность, срок службы, потребляемая мощность и КПД осветительных приемников электроэнергии. Увеличение напряжения на 3 % сокращает срок службы ламп накаливания на 30 %, а повышение напряжения на 5 % приводит к сокращению срока службы ламп в 2 раза. Понижение напряжения ниже номинального увеличивает срок службы ламп, однако в этом случае уменьшается поток, что отрицательно сказывается на освещенности. Понижение напряжения на 20 % и более приводит к тому, что зажигание газоразрядных и люминесцентных ламп становится невозможным.  [27]

Из трубки откачивается воздух и вводятся дозированная капелька ртути и газ аргон. Давление в трубке составляет несколько сотен паска-леи. Цоколи лампы имеют по два штырьковых контакта. На внутренней поверхности трубки нанесен слой люминофора. При разряде в парах ртути происходит преобразование электрической энергии в ультрафиолетовое излучение, находящееся в невидимой части спектра и преобразуемое в свою очередь люминофором в видимое излучение. В зависимости от марки люминофора лампы одной и той же мощности имеют разную цветность светового излучения и разное значение светового потока. Для поддержания и стабилизации процесса разряда последовательно с лампой включается балластное сопротивление в сети переменного тока в виде дросселя или дросселя и конденсатора. Напряжение сети, при котором работает лампа в установившемся режиме, недостаточно для ее зажигания. Рассмотрим в самых кратких чертах процесс зажигания люминесцентной лампы. Стартер Ст представляет собой миниатюрную лампочку тлеющего разряда с неоновым наполнением, имеющую два биметаллических электрода, которые в нормальном положении разомкнуты.  [28]

Страницы:      1    2

Люминесцентные балласты — электрические 101

В люминесцентных лампах используется балласт, который преобразует линейное напряжение в напряжение для запуска и работы лампы (ей). Новые люминесцентные балласты обычно рассчитаны как на 120 вольт, так и на 277 вольт. Некоторые из них рассчитаны всего на 120 вольт, другие — только на 277 вольт (используются в коммерческой среде).

КЛЛ

для дома имеют встроенный балласт в основании лампы.В коммерческих КЛЛ используется отдельный балласт. У балластов есть электрическая схема, на которой показано, как они подключаются к патронам.

Есть четыре основных типа люминесцентных балластов:

Электронные балласты с мгновенным запуском используют высокое пусковое напряжение (около 600 вольт) для очень быстрого запуска (менее 0,1 секунды). Для максимальной энергоэффективности электроды не подогреваются, но лучше всего подходят для ограниченного количества переключений (от 10 000 до 15 000 циклов переключения до отказа).ПРА мгновенного пуска подключаются параллельно.

Электромагнитные балласты с быстрым пуском или пуском с триггера используются в светильниках T12 и более старых моделей T8 и подключаются последовательно.

Электронные балласты быстрого запуска нагревают электроды при подаче пускового напряжения (около 500 вольт) для быстрого запуска ламп примерно за 0,5–1,0 секунды. Нагрев электродов продолжается, пока лампы включены, и они потребляют немного больше энергии (около 2 Вт на лампу), чем пусковые балласты с мгновенным запуском. Они могут работать от 15 000 до 20 000 циклов переключения до отказа.ПРА для быстрого пуска подключаются последовательно.

Запрограммированный пуск Электронные балласты запускаются быстро примерно за 1,0 — 1,5 секунды. Они предварительно нагревают электроды контролируемым образом перед подачей пускового напряжения. Программируемые пусковые балласты минимизируют нагрузку на электроды и увеличивают срок службы лампы при частом запуске (зоны с датчиками присутствия). Они могут проработать до 50 000 циклов переключения до отказа. Запрограммированные пусковые балласты подключаются последовательно.

Лампы

T8 с новым электронным балластом потребляют примерно на 20– на 30% меньше энергии, чем магнитные балласты T12.При выходе из строя магнитного балласта T12 его следует заменить электронным балластом T8. ПРА Т12 доступны, но лампы Т12 снимаются с производства. В зависимости от осветительной арматуры и способа ее установки может быть проще и примерно по той же цене заменить светильник вместо балласта. Новый гаражный люминесцентный светильник может стоить меньше, чем замена балласта.

Типы ламп, совместимые с этим балластом

(4) F32T8 — До четырех люминесцентных ламп, 32 Вт, лампа Т8.

(4) F25T8 — До четырех люминесцентных ламп, 25 Вт, лампа Т8.

(4) F17T8 — До четырех люминесцентных ламп, 17 Вт, лампа Т8.

Светильники с балластами иногда имеют таблички с указанием необходимого типа лампы и балласта (F32T8).

Флуоресцентные этикетки балласта

На этикетке балласта показаны две важные метки.

  • Таблица совместимости ламп (типы ламп, которые могут использоваться с этим балластом)
  • Схема подключения балласта (показывает, как балласт подключается к лампам)

Диаметр люминесцентных трубок

Люминесцентные лампы имеют две общие формы: прямую и форму U-.Наиболее распространены типы T12, T8 и T5. Т обозначает трубку, а цифра обозначает диаметр в 1/8 дюйма. Диаметр лампы определяется типом балласта. В светильнике с балластом T12 должна использоваться лампа T12. В светильнике с балластом T8 должна использоваться лампа T8 и т. Д.

Подбор балласта к лампе

При подборе балласта к лампе необходимо выполнить три требования. В приведенном выше примере к лампе типа F32T8 предъявляются следующие три требования:

1.Люминесцентная лампа

2. 32 Вт

3. T8.

Люминесцентные лампы T12 Снято с производства

Люминесцентные лампы T12 больше не производятся из-за низкой энергоэффективности. Хотя эти лампы все еще есть в наличии в некоторых магазинах, замена балласта на более эффективный электронный балласт T8 могла бы быть лучшим выбором.

Какое напряжение у люминесцентных и ультрафиолетовых ламп?

Возможно, вы заметили, что в технических характеристиках люминесцентных ламп, компактных люминесцентных ламп и ультрафиолетовых ламп указаны ватты, но почти никогда — вольт.Почему бы нет?

Балласты, невидимые внутри светильника, необходимы для работы всех люминесцентных ламп. Балласты изменяют линейное напряжение, к которому они подключены (120 В, 277 В и т. Д.), Поэтому в лампочку подается правильный ток. Поскольку балласты скрыты, легко предположить, что лампочки просто работают от сетевого напряжения от здания. Это не так, так как напряжение на патроне лампы нужно регулировать. Это работа балласта.

Ввинчиваемые лампы КЛЛ, обычно используемые в домашних условиях и для некоторого специализированного оборудования, могут вызвать некоторую путаницу у потребителей.Эти лампы ничем не отличаются от других люминесцентных ламп, и для работы им нужен балласт. Однако они производятся с балластом, встроенным в саму лампу. Часто на одном конце ввинчиваемой лампы CFL есть основание большего размера, в котором находится балласт. Он расположен между ввинчивающимся основанием и трубками (чаще всего в домах спиральной формы).

Ответ на наш вопрос теперь ясен. Напряжение КЛЛ или люминесцентной лампы не имеет значения для потребителя, который просто покупает лампу на замену существующему светильнику.Балласт в приспособлении позаботится об этом.

Для нового оборудования установщики часто выбирают светильники с балластом для работы лампочек. Многие люминесцентные балласты теперь имеют универсальное напряжение, что означает, что они могут работать от сети с напряжением от 120 до 277 вольт. Для международного или промышленного использования доступны балласты 347–480 В.

Еще более сложным является тот факт, что люминесцентные или ультрафиолетовые лампы с более высокой мощностью (часто используемые в соляриях или муниципальном водоочистном оборудовании) могут не иметь доступного балласта на уровне 120 В, требующего 208 или выше.

ПРА для люминесцентных ламп рассчитаны и протестированы только для работы с определенными лампами, поэтому очень важно согласовать ПРА и лампу. В некоторых случаях балласт может работать с лампой, которой нет в спецификации, но может перегружать или недогружать лампу. Или лампа была просто неизвестна производителю во время разработки балласта, и лампа будет работать нормально.

Для других источников света требуются балласты собственного типа, включая балласты эксимерных ламп, балласты HID и драйверы светодиодов.

Эта проблема упрощает замену лампочек, но может вызвать еще большую путаницу, если балласт выходит из строя. Часто бывает так, что к моменту замены балласта производитель уже давно снял с производства конкретный балласт в приспособлении. К счастью, большинство производителей ведут списки снятых с производства и рекомендуемых замен, хотя они могут не подходить для старого блока питания.

Как работают люминесцентные лампы

Как работают люминесцентные лампы
Elliott Sound Products Как работают люминесцентные лампы

© 2007 Род Эллиотт (ESP)


Лампы и энергетический индекс
Главный 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 «традиционные» магнитные, так и электронные) и немного углубимся в их внутреннюю часть. выработки.Используются альтернативные схемы балласта (например, схема «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 был основой производства люминесцентных ламп на протяжении многих лет.

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 … симулятор 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 (нестандартная)
Длина 533 мм (21 дюйм)
Сопротивление нити (в холодном состоянии) 12.8 Ом
Сопротивление нити (горячее) 23 Ом
Балластное сопротивление 105 Ом
Балластная индуктивность 2,11 H
Стартер Обычный неоновый
Стартовый конденсатор 1,2 нФ

Диаметр люминесцентных ламп обычно обозначается как T8 (например). Это означает, что диаметр равен 8 x 1/8 дюйма, что составляет 1 дюйм (25.4 мм). Ранние лампы 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 заменили на 36 Вт, а светоотдача была улучшена. Последнее воплощение — T5 (диаметр 16 мм), в котором используется меньшее расстояние между выводами и другое приспособление для 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

Катушка индуктивности — 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 запуска плазменной дуги внутри трубки. Сама люминесцентная лампа имеет на каждом конце нагреватель, небольшое количество ртути и инертный газ (обычно аргон).Стенка трубки покрыта люминофором, излучающим 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 пускателе, но не настолько, чтобы вызвать дугу в самой лампе.Тепло от неоновой дуги заставляет биметаллическую полосу изгибаться, пока она не замыкает контакты. Затем дуга в неоновом стартере прекращается, и сеть подключается через балласт и нити на каждом конце трубки через выключатель стартера.

Когда в пускателе нет дуги (или накала), биметаллическая полоса охлаждается, и примерно через секунду или около того выключатель размыкается. Прерывание тока через катушку индуктивности вызывает возврат напряжения — импульс высокого напряжения, который (будем надеяться) зажжет дугу в трубке.Если дуга не запускается с первого раза, процесс повторяется до тех пор, пока не начнется. Вот почему стандартные люминесцентные лампы при включении несколько раз мигают. Нити — это нагреватели, которые действуют как катоды (эмиттеры электронов) и необходимы для обеспечения достаточного количества тепла для испарения ртути и обеспечения хорошего потока электронов 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 осциллограммы

На рисунке 2 вы можете видеть, что когда ток трубки (зеленая кривая) максимален, напряжение (красная кривая) на трубке минимально. Эффект можно увидеть 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 для каждого полупериода 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 пускорегулирующего устройства, 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 работающей лампе на каждой нити 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 балластные отходы можно уменьшить с помощью более качественного блока, потеря накала необходимы для работы лампы. Это относится ко всем люминесцентным лампам, кроме 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, в которой нагрузка (лампа и индуктор) фактически возвращает некоторую мощность источнику питания.Для поставщика электроэнергии это означает, что трансформаторы, кабели и генераторы переменного тока должны выдерживать больший 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 = 38.9 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 — в данном случае 0,53. Цифры разные, потому что форма волны тока не является чистой синусоидой — она ​​имеет искажения. Добавление конденсатора сдвигает фазу искажения, так что скомпенсированный сигнал тока имеет плоскую вершину (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, генерируемых электронными нагрузками, и будет давать неверные 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 стартера. 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 типичные магнитные балласты, и для них требуется гораздо меньше материала. Это делает их дешевле (в изготовлении, но не обязательно для покупки вами), чем люминесцентные лампы с обычным балластом. В частности, теперь во всех компактных люминесцентных лампах (КЛЛ) используется электронный балласт, который обычно поставляется вместе с самой лампой. Хотя это удобно, это ужасная трата ресурсов, потому что все электронные компоненты просто выбрасываются, когда лампа выходит из строя.Лампы T5 в настоящее время становятся стандартом для люминесцентного освещения, и для максимального срока службы электронный балласт является обязательным.

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, переход к электронным балластам сейчас не остановить, и по мере того, как цена будет снижаться, 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 15000 часов, фиксированный электронный балласт, как ожидается, прослужит около 100000 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 40 лет не так глуп, как может показаться.


Рисунок 5 — Схема электронного балласта [2]

Схема на Рисунке 5 представляет собой немного 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 выйдут из строя).

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 световая отдача улучшается.

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 очевидно), на выходе входного мостового выпрямителя имеется очень маленький конденсатор емкостью 220 нФ. Первый полевой 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 (электромагнитных помех) 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).Достаточно 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 его характеристики очень похожи на характеристики устройства с отрицательным импедансом, его часто используют в диммерах, люминесцентных балластах и ​​даже в стробоскопах. Для получения дополнительной информации щелкните здесь, чтобы перейти к руководству 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 характеристики, трансформаторы и индукторы имеют решающее значение. В схемах нет ничего неправильного, 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 попытку, 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 однажды спроектированный 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 PF как можно ближе к единице.

Коэффициент мощности резистивной нагрузки равен , всегда единица — это идеально. Каждый вольт и каждый ампер используются для выработки тепла.Распространенными примерами являются электрические обогреватели, тостеры, чайники и лампы накаливания. 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 (запаздывающий 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), а вместо этого потреблять 1,414 А. Дополнительный ток необходимо подавать, но он полностью расходуется впустую. 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 электропередачи и генераторах электростанций. Очень мало реальных нагрузок являются емкостными, поэтому в схему добавляется конденсатор.

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

Весь процесс несколько нелогичен. То, что нагрузка может потреблять больше тока, чем должно быть, достаточно легко понять, но то, что повторное прохождение большего тока через конденсатор уменьшит сетевой ток, кажется, 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 слегка 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 в нагрузке (сама лампа) 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 ничего полезного не принесет. 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 будет снова больше, а также с более высокими потерями. 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 на рисунке, коэффициент мощности значительно улучшается.Форма волны тока все еще не очень хорошая, но намного лучше, чем схема без коррекции вообще. 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 практически не имеет потерь. Излишне говорить, что это не так, но речь идет скорее о PFC, чем о потерях в цепи.

Катушка индуктивности (L1) представляет собой 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. Меньшие 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 обеспечения 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 катушка индуктивности 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 довольно хорошо — 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 общей эффективности, 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 симуляция требует 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 меньше паров ртути, поэтому дуга не может достичь полной силы, потому что не хватает молекул ртути 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 светоотдача 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, при понижении температуры напряжение, необходимое для зажигания дуги, увеличивается, и при 0 ° C лампе для зажигания потребуется примерно на 40% больше напряжения по сравнению с напряжением зажигания при нормальной температуре окружающей среды.

Во многих частях мира 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 таком климате трубку следует закрывать, чтобы защитить ее от ветра, который может значительно снизить температуру и светоотдачу.

Относительный световой поток (RLO) [3]
Температура окружающей среды Открытый светильник Закрытый светильник *
-10 ° C 25% 50%
0 ° C 50% 80%
10 ° C 80% 100%
25 ° C 100% 98%
Световой поток vs .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 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 люминесцентных систем при низких температурах (Sylvania)


Лампы и индекс энергии
Основной указатель
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 для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.
Страница создана и авторские права © июнь 2007.

Световод: люминесцентные балласты

Световод

Для работы всех газоразрядных ламп, в том числе люминесцентных, требуется балласт. Балласт обеспечивает высокое начальное напряжение для инициирования разряда, а затем быстро ограничивает ток лампы для безопасного поддержания разряда. Производители ламп указывают электрические входные характеристики лампы (ток лампы, пусковое напряжение, пик-фактор тока и т. Д.), необходимого для достижения номинального срока службы лампы и характеристик светового потока. Аналогичным образом Американский национальный институт стандартов (ANSI) публикует рекомендуемые характеристики входной мощности для всех ламп типа ANSI. Балласты предназначены для оптимальной работы ламп уникального типа; однако некоторые пускорегулирующие аппараты могут адекватно работать с несколькими типами ламп. В этих случаях оптимальные характеристики лампы обычно не достигаются при всех условиях. Менее чем оптимальные условия могут повлиять на пусковые характеристики лампы, светоотдачу и срок службы.

Тип цепи и режим работы

Люминесцентные балласты производятся для трех основных типов люминесцентных ламп: предварительного нагрева, быстрого запуска и мгновенного запуска.

Операция предварительного нагрева Электроды лампы нагреваются до начала разряда. «Выключатель стартера» замыкается, позволяя току течь через каждый электрод. Выключатель стартера быстро охлаждается, размыкая выключатель и вызывая напряжение питания на дуговой трубке, вызывая разряд.Во время работы на электроды не подается вспомогательное питание.

Операция быстрого запуска Электроды лампы нагреваются до и во время работы. Балластные трансформаторы имеют две специальные вторичные обмотки для подачи на электроды надлежащего низкого напряжения.

Операция мгновенного запуска Электроды лампы не нагреваются перед работой. Балласты для ламп мгновенного пуска предназначены для обеспечения относительно высокого пускового напряжения (по сравнению с лампами предварительного нагрева и быстрого пуска) для инициирования разряда на ненагретых электродах.

Быстрый запуск — самый популярный режим работы для 4-футовых 40-ваттных ламп и 8-футовых ламп высокой мощности. Преимущества быстрого запуска включают плавный запуск, длительный срок службы и возможность регулирования яркости. Лампы мощностью менее 30 Вт обычно работают в режиме предварительного нагрева. Лампы, работающие в этом режиме, более эффективны, чем режим быстрого запуска, поскольку для постоянного нагрева электродов не требуется отдельная мощность. Однако эти лампы имеют тенденцию мерцать при запуске и имеют более короткий срок службы.Восьмифутовые «тонкие» лампы работают в режиме мгновенного пуска. Мгновенный запуск более эффективен, чем быстрый запуск, но, как и в режиме предварительного нагрева, срок службы лампы короче. Лампа F32T8 высотой 4 фута 32 Вт — это лампа для быстрого пуска, обычно работающая в режиме мгновенного пуска с электронными высокочастотными балластами. В этом режиме работы эффективность лампы повышается с некоторым сокращением срока службы лампы.

Энергоэффективность

Люминесцентные лампы достаточно эффективны при преобразовании входной мощности в свет.Тем не менее, большая часть энергии, подаваемой в систему балласта люминесцентных ламп, производит ненужную тепловую энергию.

Есть три основных средства повышения эффективности системы балластных люминесцентных ламп:

  • Уменьшить балластные потери
  • Включите лампу (лампы) на высокой частоте
  • Уменьшить потери на электроды лампы


Новые, более энергоэффективные балласты, как магнитные, так и электронные, используют один или несколько из этих методов для повышения эффективности системы балласта лампы, измеряемой в люменах на ватт.Потери в магнитных балластах были уменьшены за счет замены алюминиевых проводов на медные и за счет использования магнитных компонентов более высокого качества. Потери балласта также могут быть уменьшены за счет использования одного балласта для управления тремя или четырьмя лампами вместо одной или двух. Тщательная схемотехника увеличивает эффективность электронных балластов. Кроме того, электронные балласты, которые преобразуют частоту источника питания 60 Гц в высокую частоту, работают с люминесцентными лампами более эффективно, чем это возможно при 60 Гц. Наконец, в схемах быстрого запуска некоторые магнитные балласты повышают эффективность за счет отключения питания электродов лампы после запуска.

Балластный фактор

Одним из наиболее важных параметров балласта для проектировщика / инженера по свету является коэффициент балласта. Балластный коэффициент необходим для определения светоотдачи конкретной балластной системы лампы. Фактор балласта — это мера фактического светового потока для конкретной системы балласта лампы по сравнению с номинальным световым потоком, измеренным с эталонным балластом в условиях испытаний ANSI (на открытом воздухе при 25 ° C [77 ° F]). Для балласта ANSI для стандартных 40-ваттных ламп F40T12 требуется балластный коэффициент равный 0.95; такой же балласт имеет балластный коэффициент 0,87 для 34-ваттных энергосберегающих ламп Ф40Т12. Однако многие балласты доступны как с высоким (в соответствии со спецификациями ANSI), так и с низким балластным коэффициентом (от 70 до 75%). Важно отметить, что значение балластного фактора является характеристикой не просто балласта, а балластной системы лампы. Балласты, которые могут работать с более чем одним типом ламп (например, балластный блок F40 мощностью 40 Вт может работать с лампами F40T12 мощностью 40 Вт, F40T12 34 Вт или F40T10 мощностью 40 Вт), как правило, будут иметь различный балластный коэффициент для каждой комбинации ( е.g., 95%, <95% и> 95% соответственно).

Балластный фактор не является показателем энергоэффективности. Хотя более низкий балластный коэффициент уменьшает световой поток лампы, она также потребляет пропорционально меньшую входную мощность. Таким образом, тщательный выбор системы балласта лампы с определенным балластным коэффициентом позволяет дизайнерам лучше минимизировать потребление энергии, «настраивая» уровни освещения в помещении. Например, в новом строительстве, как правило, лучше всего использовать высокий балластный коэффициент, поскольку для удовлетворения требований к уровню освещенности потребуется меньше светильников.При модернизации или в областях с менее важными визуальными задачами, таких как проходы и коридоры, балласты с более низким балластным фактором могут быть более подходящими.

Чтобы избежать резкого сокращения срока службы лампы, балласты с низким балластным коэффициентом (<70%) должны работать с лампами только в режиме быстрого запуска. Это особенно актуально для 32-ваттных ламп F32T8, работающих на высокой частоте.

Найти балластный коэффициент для комбинаций лампы и балласта может быть непросто, так как немногие производители балластов предоставляют эту информацию в своих каталогах.Однако, если входная мощность для конкретной системы балласта лампы известна (обычно ее можно найти в каталогах), можно оценить балластный коэффициент.

Мерцание

Электромагнитные балласты предназначены для согласования входного напряжения 60 Гц с электрическими требованиями ламп. Магнитный балласт изменяет напряжение, но не частоту. Таким образом, напряжение лампы пересекает ноль 120 раз в секунду, что приводит к колебаниям светоотдачи 120 Гц. Это приводит к мерцанию около 30% для стандартных галофосфорных ламп, работающих при 60 Гц.Мерцание обычно незаметно, но есть свидетельства того, что мерцание такой силы может вызывать побочные эффекты, такие как напряжение глаз и головная боль.

Большинство электронных балластов, с другой стороны, работают на высоких частотах, что снижает мерцание лампы до практически незаметного уровня. Процент мерцания конкретного балласта обычно указывается производителем. Для данного балласта процент мерцания будет функцией типа лампы и состава люминофора.

Слышимый шум

Одной из характеристик электромагнитных балластов с железным сердечником, работающих на частоте 60 Гц, является создание слышимого шума.Шум может увеличиваться при высоких температурах, и он усиливается некоторыми конструкциями светильников. В лучших балластах используются высококачественные материалы и обработка для снижения шума. Уровень шума оценивается A, B, C или D в порядке убывания предпочтения. Балласт с рейтингом «А» будет тихо гудеть; балласт с рейтингом «D» будет издавать громкое жужжание. Количество балластов, их уровень шума и характер окружающего шума в комнате определяют, будет ли система создавать звуковые помехи.

Практически все энергоэффективные магнитные балласты для ламп F40T12 и F32T8 имеют рейтинг «А», за некоторыми исключениями, такими как низкотемпературные балласты.Тем не менее, шум магнитных балластов может быть заметен в особенно тихой среде, например в библиотеке. С другой стороны, хорошо спроектированные электронные балласты высокой частоты не должны издавать заметного гудения. Все электронные балласты имеют рейтинг «А» по ​​звуку.

Затемнение

В отличие от ламп накаливания, люминесцентные лампы не могут быть должным образом затемнены с помощью простого настенного устройства, такого как те, которые используются для ламп накаливания. Чтобы люминесцентная лампа могла регулировать яркость во всем диапазоне без сокращения срока службы лампы, напряжение ее нагревателя электродов должно поддерживаться, в то время как ток дуги лампы снижается.Таким образом, лампы, работающие в режиме быстрого запуска, являются единственными люминесцентными лампами, подходящими для применения в широком диапазоне диммирования. Мощность, необходимая для поддержания постоянного напряжения на электродах во всех условиях диммирования, означает, что диммирующие балласты будут менее эффективными при работе ламп на пониженных уровнях.

Диммирующие балласты доступны как в магнитной, так и в электронной версии, но использование электронных диммирующих балластов дает явные преимущества. Для регулирования яркости ламп магнитным пускорегулирующим устройствам требуется ПРА, содержащее дорогостоящие устройства переключения большой мощности, которые регулируют входную мощность, подаваемую на пускорегулирующие устройства.Это экономически целесообразно только при управлении большим количеством балластов в одной ответвленной цепи. Кроме того, светильники должны управляться в больших зонах, которые определяются схемой расположения электрической распределительной системы. Поскольку система распределения фиксируется на ранних этапах процесса проектирования, системы управления, использующие балласты с магнитным регулированием яркости, негибкие и неспособны приспосабливаться к изменениям в схемах использования.

Диммирование ламп с электронным балластом, с другой стороны, осуществляется внутри самого балласта.Электронные балласты изменяют выходную мощность ламп с помощью сигнала низкого напряжения в выходной цепи. Переключающие устройства большой мощности для кондиционирования входной мощности не требуются. Это позволяет управлять одним или несколькими балластами независимо от системы распределения электроэнергии. С помощью диммируемых электронных балластных систем можно использовать низковольтную сеть управления для группирования балластов в зоны управления произвольного размера. Эта сеть управления может быть добавлена ​​во время ремонта здания или даже, в некоторых случаях, во время модернизации освещения.Низковольтную проводку не нужно прокладывать в кабелепроводе, что помогает снизить затраты на установку. Кроме того, менее затратно изменить размер и протяженность зон освещения путем перенастройки низковольтной проводки при изменении схемы использования. Низковольтная проводка также совместима с фотоэлементами, датчиками присутствия и входами системы управления энергопотреблением (EMS).

Диапазон диммирования балластов сильно различается. С большинством электронных диммирующих балластов уровни освещенности могут варьироваться от полной мощности до минимум примерно 10% от полной мощности.Тем не менее, также доступны электронные балласты с полным диапазоном диммирования, которые работают с лампами при световом потоке до 1% от полного светового потока. Балласты с магнитным диммированием также предлагают множество вариантов диммирования, включая диммирование во всем диапазоне.

Адаптировано из Advanced Lighting Guidelines: 1993 (второе издание), первоначально опубликованного Комиссией по энергетике Калифорнии.

Дополнительные световоды

Start it Up — Как работают люминесцентные лампы

В классической конструкции люминесцентных ламп, которая по большей части пришла на второй план, для зажигания лампы использовался специальный механизм включения стартера.Вы можете увидеть, как эта система работает, на схеме ниже.

При первом включении лампы путь наименьшего сопротивления проходит через байпасную цепь и через выключатель стартера . В этой цепи ток проходит через электроды на обоих концах трубки. Эти электроды представляют собой простые нити , как в лампе накаливания. Когда ток проходит через байпасную цепь, электричество нагревает нити. Это отрывает электроны от поверхности металла, отправляя их в газовую трубку, ионизируя газ.

В то же время электрический ток вызывает интересную последовательность событий в выключателе стартера. Обычный выключатель стартера представляет собой небольшую газоразрядную лампу, содержащую неон или другой газ. Колба имеет два электрода, расположенных рядом друг с другом. Когда электричество первоначально пропускается через байпасную цепь, электрическая дуга (по сути, поток заряженных частиц) прыгает между этими электродами, чтобы установить соединение. Эта дуга зажигает лампочку так же, как большая дуга зажигает люминесцентную лампу.

Один из электродов представляет собой биметаллическую полосу , которая изгибается при нагревании. Небольшое количество тепла от зажженной лампы сгибает биметаллическую полосу, так что она входит в контакт с другим электродом. Поскольку два электрода соприкасаются друг с другом, току больше не нужно прыгать по дуге. Следовательно, через газ не протекают заряженные частицы, и свет гаснет. Без тепла от света биметаллическая полоса охлаждается, отклоняясь от другого электрода.Это размыкает цепь.

К тому времени, когда это произойдет, нити уже ионизировали газ в люминесцентной лампе, создав электропроводящую среду. Для возникновения электрической дуги трубке просто требуется скачок напряжения на электродах. Этот толчок обеспечивается балластом лампы , трансформатором особого типа, включенным в цепь.

Когда ток проходит через байпасную цепь, он создает магнитное поле в части балласта.Это магнитное поле поддерживается протекающим током. При размыкании переключателя стартера ток кратковременно отключается от балласта. Магнитное поле схлопывается, что вызывает внезапный скачок тока — балласт высвобождает накопленную энергию.

Этот выброс тока помогает создать начальное напряжение, необходимое для образования электрической дуги в газе. Вместо того, чтобы проходить через байпасную цепь и прыгать через зазор в выключателе стартера, электрический ток течет через трубку.Свободные электроны сталкиваются с атомами, выбивая другие электроны, что создает ионы. В результате получается плазма , газ, состоящий в основном из ионов и свободных электронов, движущихся свободно. Это создает путь для электрического тока.

Удар летящих электронов сохраняет две нити в тепле, поэтому они продолжают испускать новые электроны в плазму. Пока есть переменный ток и нити не изношены, ток будет продолжать течь через трубку.

Проблема с такой лампой в том, что она загорается через несколько секунд.В наши дни большинство люминесцентных ламп рассчитаны на то, чтобы загораться почти мгновенно. В следующем разделе мы увидим, как работают эти современные конструкции.

Все, что вам нужно знать о балластах — блог 1000Bulbs.com

Если в вашем офисе, складском помещении или здании используются люминесцентные лампы или светодиодные ламповые лампы Plug-and-Play, для бесперебойной работы вам необходим балласт. Вы знаете, что балласт — важная часть приспособления, но знаете, почему и как он работает?

Что такое балласт?

Проще говоря, балласт — это сердце люминесцентной лампы, которая передает энергию (перекачивает кровь) через лампу.Балласт обеспечивает правильное количество напряжения для запуска ламп и регулирует величину тока, протекающего к ним, когда они включены. Чтобы запустить люминесцентную лампу, необходимо создать дугу между двумя электродами в лампе. Эта дуга возникает, когда балласт быстро подает правильное количество напряжения и электрического тока для зажигания дуги. Затем он сразу же ограничивает потребляемое напряжение и ток до уровня, достаточного для получения стабильного светового потока. Без этого регулирования люминесцентная лампа, получающая энергию непосредственно от источника питания высокого напряжения, неконтролируемо увеличивала бы потребление тока.Это приведет к перегреву лампы и ее возгоранию в течение нескольких секунд. ПРА предназначены для работы с определенным количеством ламп определенного типа при определенном напряжении. Это означает, что не все балласты совместимы со всеми люминесцентными лампами.

Какие типы балластов?

Люминесцентные балласты двух типов: магнитные и электронные. Магнитные балласты — это более старая технология, которая обычно используется либо в методах предварительного нагрева, либо в методах быстрого запуска.Эти балласты, как правило, дешевле, чем другие, но имеют тенденцию гудеть и мерцать примерно 120 раз в секунду. Методы предварительного нагрева и быстрого запуска нагревают катоды лампы до того, как балласт подает напряжение для запуска лампы. Электронные балласты работают относительно тихо, устраняя мерцание, характерное для магнитных балластов, и более энергоэффективны. Этот тип балласта может быть быстрым, мгновенным или запрограммированным.

Балласты мгновенного пуска зажигают свет быстрее всего.Однако они разработаны, чтобы оставаться включенными или выключенными в течение более длительных циклов. Частое включение и выключение может сократить срок службы лампы в долгосрочной перспективе. Их называют мгновенным запуском, потому что они запускают лампу мгновенно, пропуская через лампу около 600 Вольт, чтобы запустить катоды. Запрограммированный запуск, также известный как запрограммированный быстрый запуск, пускорегулирующие устройства запускаются медленнее, но не имеют разрушительного воздействия мгновенного пускового балласта при использовании с более частыми циклами включения-выключения. Этот тип балласта представляет собой интеллектуальный балласт для быстрого пуска.Этот тип балласта определяет температуру катодов лампы и использует достаточно энергии, необходимой для их зажигания. Поскольку холодные катоды требуют больше энергии для зажигания, эти балласты более энергоэффективны, чем другие балласты. Они разработаны для помещений с частыми циклами включения / выключения, таких как лестничные клетки, коридоры или ванные комнаты, оборудованные датчиками присутствия / отсутствия людей.

Когда следует заменять балласт?

Хотя замена не является обычной необходимостью, примерно через три года можно увидеть некоторое ухудшение характеристик балласта приспособления.Они имеют тенденцию выходить из строя постепенно, поэтому лампы переходят от незначительных проблем с поддержанием полной светоотдачи до полного отказа от освещения. Все балласты в какой-то момент выходят из строя, поэтому важно знать признаки отказа. Если ваш свет кажется тусклым, гудящим, быстро мерцающим или меняющим цвет, возможно, пришло время отремонтировать ваш прибор.

Мы что-нибудь пропустили? Оставьте любые другие вопросы о балластах в разделе комментариев ниже или свяжитесь с одним из наших специалистов по освещению по телефону 1-800-624-4488, с понедельника по пятницу, с 7:00 до 19:00 по центральному поясному времени.

Как проверить, вышел ли из строя балласт люминесцентного света

Люминесцентные лампы впервые начали коммерчески развиваться в 1930-х годах, хотя идеи о том, как их разрабатывать, возникли еще в 1880-х годах. Этот тип освещения может быть идеальным, поскольку излучаемый свет является энергоэффективным и хорошо рассеивается. Кроме того, компоненты, из которых состоят люминесцентные лампы, имеют долгий срок службы.

Но может быть неприятно, когда один из этих компонентов выходит из строя, вызывая непрерывное жужжание или мерцание света.Если вы недавно заменили люминесцентную лампу, но проблема не исчезла, возможно, проблема связана с балластом.

Что такое люминесцентный балласт?

Люминесцентные лампы состоят из нескольких компонентов. Свет образуется внутри стеклянной трубки за счет ионизации паров ртути, что заставляет электроны в газе испускать фотоны УФ-частот.

Эти частоты преобразуются в стандартный видимый свет с помощью люминофорного покрытия внутри трубки.

Высокое напряжение используется для того, чтобы электроны переходили от одного электрода к другому, образуя дугу. Для более холодных ламп требуется более высокое напряжение, поэтому некоторые люминесцентные лампы включаются медленно, прежде чем достигают полной яркости — лампа нагревает газ.

Балласт используется для регулирования тока, создаваемого этим процессом. Без этого ток быстро увеличился бы и вызвал перегрев лампы. Балласт обеспечивает быструю подачу высокого напряжения, создает дугу, снижает напряжение, а затем регулирует текущий ток для создания стабильного светового потока.

Признаки неисправного балласта

Низкая мощность

Если свет остается тусклым в течение нескольких минут после включения, у вас могут быть проблемы с балластом, особенно если вы только что заменили лампочку.

Мерцание

Периодическое мерцание или стробирование может быть особенно неприятным. Это также может быть признаком того, что ваш балласт не работает должным образом.

Жужжание

Умирающий балласт часто начинает гудеть или гудеть на выходе.

Несоответствие уровней освещения

Тусклый свет и изменение цвета обычны для люминесцентных ламп. Однако темные углы или непоследовательный свет в пространстве могут быть признаком того, что ваш балласт не работает должным образом.

Отложенный старт

Помните, что балласт обеспечивает напряжение для включения внутренней работы вашей лампы. Хотя можно ожидать начала потепления, увеличение задержки является признаком плохого балласта.

Проверка балласта на неисправность

Если вы не можете найти явных признаков плохого балласта и уже пытались заменить лампочку, вы можете предпринять шаги, чтобы проверить, действительно ли проблема в балласте.

Шаг 1. Выключите прибор

Подойдите к панели автоматического выключателя и отключите питание той области, где находится лампа, которую вы хотите проверить.

Шаг 2. Извлеките люминесцентные лампы из светильника

Светильники изготавливаются иначе. Возможно, вам придется развернуть крышку объектива, открутить ее или просто сдвинуть.

Шаг 3. Отсоедините балласт

В круглых люминесцентных лампах отключите балласт от лампы. Для ламп U-образной формы вытащите лампу из пружин, а затем выньте ее из патрона.Для прямых ламп поверните лампу, чтобы высвободить ее из патрона.

Шаг 4. Снимаем балласт

Если балласт еще не открыт, снимите его крышку. На этом этапе признаки горения, вздутия или утечки являются убедительным признаком того, что вам необходимо заменить балласт. Если этих признаков нет, переходите к следующему шагу.

Шаг 5. Используйте мультиметр

Установите мультиметр на Ом или «Xl1», если на нем несколько Ом, вставьте один из щупов в соединительный элемент с белыми проводами.Другой конец прикоснитесь к оставшимся синим, красным и / или желтым проводам, прикрепленным к балласту. Ваш мультиметр не двинется с места, если ваш балласт вышел из строя.

Поиск подходящего балласта

Чтобы приобрести балласт, совместимый с вашим существующим осветительным прибором, вам потребуется тип лампы, количество ламп и напряжение в сети. Обычно вы можете найти эту информацию на этикетке, прикрепленной к балласту. Стоит отметить, что люминесцентные лампы T12 были сняты с производства из-за низкой энергоэффективности, поэтому поиск замены балласта для них может оказаться проблемой.

Самыми распространенными типами ламп и пускорегулирующих аппаратов являются Т12, Т8 и Т5, где Т означает трубчатый, а число указывает диаметр в 1/8 дюйма. Ваш светильник и балласт должны совпадать; например, балласт T8 должен использовать лампу T8.

Флуоресцентный свет может быть идеальным решением, особенно для больших площадей и коммерческих помещений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *