Люминесцентные светильники нашли широкое применение для освещения помещений в быту, в общественных зданиях и на промышленных предприятиях. Все люминесцентные светильники можно разделить на несколько групп в зависимости от их формы, типа установленной люминесцентной лампы и электронной начинки. Однако все они имеют общий принцип работы. Для рассмотрения выберем один из самых распространенных видов люминесцентных светильников – светильник с трубчатой люминесцентной лампой Т8 с цоколем G13.
Устройство люминесцентного светильника
Сравнительный анализ источников света
Конструктивно люминесцентные светильники состоят из следующих элементов:
– пластикового корпуса, обеспечивающего защиту от поражения электрическим током, а также служащим каркасом для установки крепежных элементов, люминесцентной лампы, электронной начинки и других составляющих светильника;
– металлического монтажного основания для установки всей электрической части светильника (электронные компоненты + фурнитура для установки лампы);
– рассеивателя.
Стоит отметить, что чаще всего люминесцентные лампы не входят в состав светильника и их необходимо покупать отдельно.
Светильники для учреждений образования и детских садов. Мнение экспертов.
Помимо основных конструктивных элементов люминесцентные светильники включают в себя различные крепежные элементы для установки светильников на стены или потолок, фиксаторы для установки рассеивателя и заглушки для герметизации места ввода питающего кабеля.
Принцип работы люминесцентных ламп
Люминесцентная лампа представляет собой трубку, которая заполнена инертным газом, содержащим пары ртути. Свечение лампы происходит под действием ультрафиолетового излучения в результате взаимодействия с люминофором, который нанесен на внутреннюю часть трубки. УФ излучение возникает при образовании дугового разряда между двумя электродами, расположенными по краям лампы.
Для подключения люминесцентной лампы к питающей сети используются специальные пускорегулирующие аппараты (электромагнитные или электронные), которые устанавливаются на монтажном основании. Пускорегулирующие аппараты, или балласты, имеют две группы клеммных зажимов: одни предназначены для подключения питающего кабеля; другие – для подключения люминесцентной лампы.
В большинстве случаев на корпусе пускорегулирующего аппарата нанесена схема его подключения.
ukrelektrik.com
Устройство люминесцентных ламп
В большинстве лампочек колба выполнена в форме цилиндра. Встречаются более сложные геометрические формы. По торцам лампы имеются электроды, напоминающие по конструкции спирали лампочек накаливания. Электроды изготовлены из вольфрама и припаяны к находящимся с наружной стороны штырькам. На эти штырьки подается напряжение.
Внутри люминесцентной лампы создана газовая среда, которая характеризуется отрицательным сопротивлением, что проявляется при уменьшении напряжении между находящимися напротив друг друга электродами.
В схеме включения лампы используется дроссель (балластник). Его задача — образовать значительный импульс напряжения, за счет которого включится лампочка. В комплект входит стартер, представляющий лампу тлеющего разряда с парой электродов в инертной газовой среде. Один из электродов представляет собой биметаллическую пластину. В выключенном состоянии электроды люминесцентной лампочки разомкнуты.
На рисунке внизу изображена схема работы люминесцентной лампы.
Как работает люминесцентная лампа
Принципы работы люминесцентных источников света основываются на следующих положениях:
- На схему направляется напряжение. Однако вначале ток не попадает на лампочку из-за высокого напряжения среды. Ток движется по спиралям диодов, постепенно нагревая их. Ток подается на стартер, где напряжения достаточно для появления тлеющего разряда.
- В результате нагрева контактов пускателя током происходит замыкание биметаллической пластины. Металл берет на себя функции проводника, разряд завершается.
- Температура в биметаллическом проводнике падает, происходит размыкание контакта в сети. Дроссель создает импульс высокого напряжения в результате самоиндукции. Вследствие этого зажигается люминесцентная лампочка.
- Через осветительный прибор идет ток, который уменьшается вдвое, так как напряжение на дросселе сокращается. Его не хватает для еще одного запуска стартера, контакты которого находятся в разомкнутом состоянии при включенной лампочке.
Чтобы составить схему включения двух лампочек, установленных в одном осветительном приборе, необходим общий дроссель. Лампы подключаются последовательно, однако на каждом источнике света имеется параллельный стартер.
Варианты подключений
Рассмотрим разные варианты подключения люминесцентной лампы.
Подключение с использованием электромагнитного баланса (ЭмПРА)
Наиболее распространенный тип подключения люминесцентного источника света — схема со стартером, где используется ЭмПРА. Принцип действия схемы базируется на том, что в результате подключения питания в стартере возникает разряд и происходит замыкание биметаллических электродов.
Ток в электроцепи проводников и стартера ограничивается только внутренним дроссельным сопротивлением. В результате рабочий ток в лампочке увеличивается почти в три раза, происходит стремительный нагрев электродов, а после потери температуры проводниками возникает самоиндукция и зажигание лампы.
Недостатки схемы:
- В сравнении с другими способами это довольно затратный вариант с точки зрения расхода электроэнергии.
- Пуск занимает не меньше 1 – 3 секунд (в зависимости от степени износа источника света).
- Невозможность работы при низкой температуре воздуха (например, в условиях неотапливаемого подвального или гаражного помещения).
- Имеется стробоскопический эффект мигания лампочки. Этот фактор отрицательно действует на человеческое зрение. Такое освещение нельзя применять в производственных целях, потому что быстро движущиеся предметы (например, заготовка в токарном станке) кажутся неподвижными.
- Неприятное гудение дроссельных пластинок. По мере износа устройства звук нарастает.
Схема включения устроена таким образом, что в ней есть один дроссель на две лампочки. Индуктивности дросселя должно хватать на оба источника света. Используются стартеры на 127 Вольт. Для одноламповой схемы они не подходят, там нужны устройства на 220 Вольт.
На картинке внизу показано бездроссельное подключение. Стартер отсутствует. Схема используется в случае перегорания у ламп нитей накала. Используется повышающий трансформатор Т1 и конденсатор С1, ограничивающий ток, идущий через лампочку от 220-вольтной сети.
Следующая схема используется для лампочек с перегоревшими нитями. Однако отсутствует необходимость в повышающем трансформаторе, благодаря чему конструкция устройства становится проще.
Ниже показан способ использования диодного выпрямительного моста, который нивелирует мерцание лампочки.
На рисунке внизу та же методика, но в более сложном исполнении.
Две трубки и два дросселя
Чтобы подключить лампу дневного света, можно использовать последовательное подключение:
- Фаза от проводки направляется на вход дросселя.
- От дроссельного выхода фаза идет на контакт источника света (1). Со второго контакта направляется на стартер (1).
- Со стартера (1) отходит на вторую контактную пару этой же лампочки (1). Оставшийся контакт стыкуют с нулем (N).
Тем же образом подключают вторую трубку. Вначале дроссель, затем один контакт лампочки (2). Второй контакт группы направляется на второй стартер. Выход стартера объединяется со второй парой контактов источника света (2). Оставшийся контакт следует подсоединить к нулю ввода.
Схема подключения двух ламп от одного дросселя
Схема предусматривает наличие двух стартеров и одного дросселя. Наиболее дорогостоящий элемент схемы — дросселя. Более экономный вариант — двухламповый светильник с дросселем. О том, как реализовать схему, рассказывается в видео.
Электронный балласт
Недостатки схемы ЭмПРА вызвали необходимость поиска более оптимального способа подключения. В ходе изысканий был изобретен способ с участием электронного балласта. В данном случае используется не сетевая частота (50 Гц), а высокие частоты (20 – 60 кГц). Удается избавиться от вредного для глаз мигания света.
Внешне электронный балласт — это блок с выведенными наружу клеммами. Внутренняя часть устройства содержит печатную плату, на основе которой можно собрать всю схему. Блок малогабаритен, благодаря чему помещается в корпусе даже небольшого прибора освещения. Включение осуществляется гораздо быстрее по сравнению со стандартом ЭмПРА. Работа устройства не доставляет акустического дискомфорта. Данный способ подключения называется бесстартерным.
Разобраться в принципе функционирования устройства такого типа не сложно, поскольку на его обратной стороне есть схема. На ней показано количество ламп для подключения и поясняющие надписи. Имеется информация о мощности лампочек и других технических параметрах устройства.
Подключение осуществляется следующим образом:
- Первый и второй контакт соединяют с парой ламповых контактов.
- Третий и четвертый контакты направляют на оставшуюся пару.
- На вход подают электропитание.
Использование умножителей напряжения
Данный вариант позволяет подключать люминесцентную лампу без применения электромагнитного баланса. Используется обычно для увеличения периода эксплуатации лампочек. Схема подключения сгоревших ламп дает возможность работать источникам света еще какое-то время при условии, что их мощность не более 20 – 40 Вт. Нити накала допускаются как пригодные для работы, так и перегоревшие. В любом случае выводы нитей необходимо закоротить.
В результате выпрямления напряжение увеличивается в два раза, поэтому лампочка включается почти мгновенно. Конденсаторы C1 и С2 подбираются исходя из рабочего напряжения 600 Вольт. Недостаток конденсаторов состоит в их больших размерах. В качестве конденсаторов С3 и С4 отдают предпочтение слюдяным устройствам на 1000 Вольт.
Люминесцентные лампы несовместимы с постоянным током. Очень скоро ртути в устройстве накапливается столько, что свет становится ощутимо слабее. Чтобы восстановить яркость свечения, меняют полярность путем переворачивания лампочки. Как вариант, можно установить переключатель, чтобы каждый раз не снимать лампу.
Подключение без стартера
Метод с использованием стартера сопряжен с длительным разогревом лампочки. К тому же эту деталь необходимо часто менять. Обойтись без стартера позволяет схема, где подогрев электродов осуществляется с помощью старых трансформаторных обмоток. Трансформатор выступает в роли балласта.
На лампочках, используемых без стартера, должна быть надпись RS (быстрый старт). Источник света с запуском через стартер не подходит, так как его проводники долго греются, а спирали быстро сгорают.
Последовательное подключение двух лампочек
В данном случае необходимо соединить две люминесцентные лампы с одним балластом. Все устройства подключают последовательным образом.
Для проведения электромонтажных работ понадобятся такие детали:
- индукционный дроссель;
- стартеры (2 единицы);
- люминесцентные лампочки.
Подключение выполняется в следующем порядке:
- Присоединяем к каждой лампочке стартеры. Соединение выполняем параллельно. Место соединения — штыревой вход на торцах прибора освещения.
- Свободные контакты направляем в электрическую сеть. Для соединения используем дроссель.
- К контактам источника света присоединяем конденсаторы. Позволят снизить интенсивность помех в сети и компенсировать реактивность мощности.
Обратите внимание! В стандартных бытовых переключателях (особенно в недорогих моделях) нередко залипают контакты из-за слишком высоких стартовых токов. В связи с этим для использования в совокупности с люминесцентными лампами рекомендуется приобретать качественные выключатели.
Замена лампы
Если отсутствует свет и причина проблемы лишь в том, чтобы заменить перегоревшую лампочку, действовать нужно следующим образом:
- Разбираем светильник. Делаем это осторожно, чтобы не повредить прибор. Поворачиваем трубку по оси. Направление движения указано на держателях в виде стрелочек.
- Когда трубка повернута на 90 градусов, опускаем ее вниз. Контакты должны выйти через отверстия в держателях.
- Контакты новой лампочки должны находиться в вертикальной плоскости и попадать в отверстие. Когда лампа установлена, поворачиваем трубку в обратную сторону. Остается лишь включить электропитание и проверить систему на работоспособность.
- Завершающее действие — монтаж рассеивающего плафона.
Проверка работоспособности системы
После подключения люминесцентной лампы следует убедиться в ее работоспособности и в исправности пускорегулирующих устройств. Для проведения испытаний понадобится тестер, с помощью которого проверяют катодные нити накала. Допустимый уровень сопротивления — 10 Ом.
Если тестер определил сопротивление как бесконечное, необязательно выбрасывать лампочку. Данный источник света еще сохраняет функциональность, но использовать его нужно в режиме холодного запуска. В обычном состоянии контакты стартера разомкнуты, а его конденсатор не пропускает постоянный ток. Иными словами, прозвон должен показывать очень высокое сопротивление, которое иной раз достигает сотен Ом.
После прикосновения щупами омметра дроссельных выводов сопротивление постепенно снижается до постоянной величины, присущей обмотке (несколько десятков Ом).
Обратите внимание! О неисправном состоянии дросселя говорит перегорание недавно поставленной лампочки.
Достоверно определить межвитковое замыкание в дроссельной обмотке, используя обычный омметр, не получится. Однако если в приборе есть функция замера индуктивности и данные по ЭмПРА, несоответствие значений укажет на наличие проблемы.
220.guru
Разновидности устройств
Люминесцентные лампы выпускаются в разнообразных формах. Они подразделяются на:
- трубчатые;
- кольцевые;
- U-образные;
- ультрафиолетовые;
- компактные.
Трубчатые лампы имеют форму, схожую с прямой трубкой. Распознать эти изделия довольно легко по трубчатой форме цоколя. Размеры люминесцентных ламп маркируются буквой «Т» и цифрой, которая обозначает диаметр, равный 1/8 части дюйма.
Так, диаметр люминесцентной лампы Т4 будет составлять 13 мм (25,4*4:8). Если необходимо приобрести лампочку диаметром 26 мм, то подойдет изделие с маркировкой Т8.
Кольцевые люминесцентные источники света отличаются цоколем, который состоит из четырех штырей. В зависимости от диаметра колец лампы бывают трех размеров.
U-образные лампы представляют собой устройства, которые обладают небольшой длиной, а цоколи располагаются только с одной стороны.
Ультрафиолетовые изделия являются альтернативным решением лампам накаливания. Основная сфера применения — в биологических и фотохимических облучателях.
Основное отличие компактных люминесцентных ламп — небольшой размер. В некоторых случаях эти источники света при продаже обозначаются буквами «ККЛ». Благодаря минимальной температуре нагрева данный вид ламп применяется в люстрах и светильниках.
Принцип работы люминесцентных ламп
Независимо от различий источников света по внешним параметрам они обладают сходными чертами. В частности, устройство люминесцентной лампы предполагает наличие следующих элементов:
- электродов;
- люминесцентного покрытия (люминофора);
- инертного газа с парами ртути в колбе.
По своей сути люминесцентная лампа является герметичной колбой. Газы в ней подобраны таким образом, что не нужно огромных затрат энергии для поддержания процесса ионизации. Для постоянного свечения лампы необходимо создать тлеющий разряд.
Это делается путем подачи напряжения определенной величины на электроды, располагающиеся с обеих сторон колбы. Каждый электрод «оснащен» двумя контактами, которые соединяются с источником тока. Так происходит обогрев пространства возле электродов.
Фактически схема подключения люминесцентных ламп представляет собой такую последовательность действий:
- обогрев электродов;
- подача на них высоковольтного импульса;
- поддержка оптимального напряжения для тлеющего разряда.
Благодаря тлеющему разряду в колбе, покрытой люминофором, происходит появление невидимого ультрафиолетового свечения. Основное предназначение люминофора — смещение частотного диапазона света в видимый спектр.
Зачастую напряжения, которое имеется в электрической сети, не хватает для нормального функционирования люминесцентных ламп. Данная проблема решается путем использования двух устройств:
- дросселя (ограничивает силу тока до оптимального показателя);
- стартера (предотвращает перегорание лампы, регулируя накал электродов).
Существует два основных способа подключения люминесцентных ламп:
- с помощью электромагнитного балласта;
- с использованием электронного балласта.
Подключение лампы с электромагнитным балластом
Данная схема подключения включение:
- дросселя в разрыв цепи питания нитей, которые накаливают люминесцентную лампу;
- стартера параллельно электродам.
Стартер является неоновым источником света с небольшой мощностью. Данное устройство обладает биметаллическими контактами и имеет подпитку от сети с переменным током. Соединение дросселя, стартерных контактов и нитей накала электродов производится в последовательном порядке.
В качестве альтернативы стартеру можно использовать обычную кнопку от электрического звонка. В этом случае подача напряжения на лампу производится путем нажатия и удерживания кнопки. После зажигания лампы кнопку следует отпустить.
Сам процесс включения лампы с электромагнитным балластом заключается в следующем:
- при подключении к сети происходит накапливание электромагнитной энергии дросселем;
- поступление электричества осуществляется с помощью стартерных контактов;
- ток проходит через нити нагрева электродов, сделанные из вольфрама;
- электроды и стартер нагреваются;
- происходит размыкание биметаллических контактов стартера;
- этот процесс сопровождается выбросом энергии, которая накопилась в дросселе;
- происходит изменение напряжения на электродах, и лампа зажигается.
Для увеличения КПД и подавления помех, которые возникают при пуске лампы, устанавливаются два конденсатора. Меньший по размерам помещается внутри стартера и предназначен для искрогашения и улучшения пробойного импульса неона.
К преимуществам подключения люминесцентной лампы с помощью электромагнитного балласта относятся:
- простота устройства;
- повышенная надежность;
- небольшая цена.
Недостатки данной технологии:
- солидный вес;
- длительный запуск лампы (до 3 секунд);
- малоэффективная работа при низкой температуре;
- повышенное потребление электрической энергии;
- шумное функционирование дросселя;
- мерцание с частотой 100 Гц, которое опасно для зрения.
Подключение источника света с электронным балластом
Более высокотехнологичным и экономным вариантом является использование пускорегулирующего устройства, которое называется электронным балластом. Благодаря подключению люминесцентных ламп без дросселя и стартера отсутствуют практически все недостатки, присущие устройствам с электромагнитным балластом.
В частности, данный способ подключения люминесцентной лампы характеризуется:
- отсутствием мерцающего эффекта;
- низким потреблением электроэнергии;
- рациональным нагреванием электродов;
- отличной экономичностью;
- легким запуском ламп в помещениях с низкой температурой;
- автоматической адаптацией пускорегулирующего устройства под параметры источника света;
- длительным эксплуатационным периодом ламп.
Люминесцентные лампы отличаются небольшим весом. Их можно помещать в стандартный цоколь и вкручивать в обычный патрон.
К недостаткам использования устройств с электронным балластом относятся:
- сложная схема подключения;
- серьезные требования к комплектующим изделиям.
Теперь о том, как подключить люминесцентную лампу с электронным балластом. По конструктивным особенностям это устройство является схожим с преобразователем сетевого напряжения. Для получения высокочастотного переменного напряжения используется малогабаритный инвертор.
Минимальное нагревание электродов достигается при наивысшей частоте. Преобразователь начинает работать при максимальной частоте. Включение лампы происходит параллельно колебательному контуру, который обладает более низкой частотой, нежели первоначальный показатель преобразователя.
В процессе запуска лампы происходит снижение частоты и повышение напряжения на колебательном контуре. Это приводит к нагреву электродов и последующему возникновению газового разряда. В результате замыкания колебательного контура лампочка начинает светиться.
Сравнивая два варианта, следует констатировать факт, что лампы с электронными пускорегулирующими устройствами являются более предпочтительным источником световой энергии. Существенная экономия достигается при замене стартера и дросселя электронным балластом. Причем корпус светильника можно оставить тот же.
Удаление дросселя и стартера
Данную процедуру можно совершить и при перегорании лампы. Причинами данного явления могут быть:
- сгорание колбы;
- сгорание пускового устройства.
Определить причину можно по внешнему виду люминесцентной лампы. Наличие потемневших концов свидетельствует о том, что произошло сгорание колбы. Если колба не потемнела, то, возможно, произошло перегорание пусковой схемы.
Чтобы выяснить это, лампу необходимо разобрать. Для этого используется нож или отвертка. Данная процедура осуществляется очень аккуратно, поскольку колба может в руках лопнуть. Не нужно прилагать огромных усилий.
Открыв лампу, внимательно рассматривается пусковой механизм. Обычно внутри лампы проходит шесть проводов:
- два питающих, идущих к схеме от цоколя;
- четыре, соединяющихся с колбой и расположенных попарно по краям платы.
Отсутствие на схеме копоти и нагара или расплавленных проводов говорит о том, что схема является рабочей. Скорее всего, перегорела колба.
Дальнейшие действия заключаются в следующем:
- с помощью кусачек изымается схема;
- на плате должна остаться большая часть проводков;
- для проверки работоспособности схемы берется работающая лампа, идентичная по мощности;
- четыре проводка, которые соединялись с колбой, удлиняются, присоединяются к работающей лампе и изолируются;
- два питающих провода тоже удлиняются и подключаются к сети;
- если лампа загорелась, то схема является рабочей;
- удаляем из старой лампы стартер и дроссель;
- устанавливаем схему на свое место.
Еще одной из неисправностей люминесцентной лампы может быть обрыв вольфрамовой нити. При включенном источнике света нить нагревает газ, а люминофор начинает светиться. С течением времени вольфрам понемногу испаряется и оседает на стенках светильника.
Целостность вольфрамовой нити проверяется с помощью обычного тестера, которым измеряют сопротивление проводников. Если при соприкосновении с выводными концами люминесцентной лампы шкала прибора показывает сопротивление 9,9 Ом, то это свидетельствует об исправности нити. Если показания прибора равняются нулю, то существует обрыв нити.
Основной причиной обрыва вольфрамовой нити является ее истончение в результате возрастающего напряжения, которое проходит сквозь нее. Увеличение напряжение негативно воздействует и на стартер, из-за чего лампа начинает моргать.
Видео о подключении люминесцентной лампы:
recn.ru
Люминесцентные лампы для малогабаритных светильников могут быть выполнены в виде кольца, спирали или иметь другую форму, позволяющую уменьшить габариты лампы.
Существует большое количество различных схем включения люминесцентных ламп. Рассмотрим принцип работы лампы на примере простейшей схемы со стартером и дросселем, показанной на Рис. 1. Дроссель и стартер представляют собой электромагнитную пускорегулирующую аппаратуру (ПРА).
Рис.1 Запуск люминесцентной лампы с использованием электромагнитного ПРА
При подаче напряжения на вход схемы практически все напряжение прикладывается к стартеру, представляющему собой неоновую лампочку, у которой электроды изготовлены из биметаллических пластин. Между пластинами неоновой лампочки возникает тлеющий разряд, разогревающий пластины. Под действием температуры пластины изгибаются и замыкаются между собой. Биметаллические пластины изготавливают путем соединения двух пластин из разнородных металлов, имеющих разный коэффициент линейного температурного расширения, вследствие чего нагрев приводит к изгибу таких соединенных пластин. После замыкания пластин оба накала люминесцентной лампы разогреваются проходящим по ним током. А пластины неоновой лампочки стартера остывают и размыкаются. В дросселе возникает переходной процесс, вызванный резким уменьшением проходящего по нему тока: между накалами люминесцентной лампы появляется импульс напряжения, значительно превышающий по величине напряжение питающей сети. В лампе возникает газовый разряд, сопровождающийся свечением, который уже поддерживается только электрическим полем между катодами. Дроссель ограничивает ток через лампу. Конденсатор С1 необходим для повышения коэффициента мощности светильника. Конденсатор С2 служит для подавления высокочастотных помех.
Выпускается большая номенклатура различных стартеров в зависимости от мощности ламп. В светильниках часто две люминесцентные лампы включают последовательно. Стартеры для такого включения имеют другое напряжение включения, чем используемые для одной лампы.
Разряд в лампе сопровождается ультрафиолетовым излучением, длина волны которого лежит за пределами видимого глазом света (примерно 254 нм). Это излучение возбуждает в люминофоре свечение с длинами волн видимого света. Ультрафиолетовое излучение практически полностью задерживается стенками стеклянной трубки.
Светильники с электромагнитными ПРА имеют ряд недостатков: дроссели, входящие в состав ПРА, сильно греются и гудят; низкий коэффициент мощности – доходящий до 0,5; светильники плохо включаются при пониженном, даже на 10%, напряжении сети; свечение ламп сопровождается мерцанием с частотой сети, что приводит к утомляемости глаз; возможно возникновение стробоскопического эффекта – зрительной иллюзии неподвижности вращающегося предмета.
Электромагнитные ПРА постепенно вытесняются электронными ПРА (ЭПРА), в которых все функции по запуску лампы и регулированию режимом ее работы выполняет электронная схема. В электронном ПРА напряжение с частотой 50 Гц преобразуется в напряжение с частотой в несколько десятков кГц. Для ограничения тока в лампе здесь также имеется дроссель, но на повышенной частоте потери мощности в нем пренебрежимо малы. Электронные ПРА позволяют уменьшить мерцание ламп и устранить стробоскопический эффект, повысить коэффициент мощности до 0,9 – 0,95, осуществлять плавное зажигание ламп и значительно увеличить продолжительность их работы. Специальные электронные ПРА позволяют диммировать люминесцентные светильники, изменяя их световой поток в широких пределах. Для таких ЭПРА вместо выключателя устанавливается специальный диммер, рассчитанный для работы с данным типом ЭПРА. Экономия электроэнергии при переходе от электромагнитных ПРА к электронным составляет 20 – 30%, а при использовании диммируемых светильников значительно больше. Поэтому при проектировании освещения чаще всего подбирают светильники именно с электронным ПРА. А компактные люминесцентные лампы (часто называемые энергосберегающими) для малогабаритных светильников содержат схему электронного ПРА внутри корпуса лампы.
Мерцание ламп и стробоскопический эффект в светильниках с электромагнитным ПРА можно существенно снизить при освещении больших помещений, в которых значительное количество светильников равномерно распределено по трем фазам электросети. При этом спад светового потока в светильниках одной фазы компенсируется повышением светового потока в других фазах. Подбирая светильники при проектировании освещения необходимо учитывать, что светильники с электронным ПРА имеют несравнимое преимущество, если в помещении предполагается установить небольшое количество светильников. Когда нет возможности распределить их равномерно по всем трем фазам электрической сети.
2 мая 2013 г.
К разделу СВЕТИЛЬНИКИ
К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта)
www.electromontaj-proekt.ru
Кратко об особенностях работы ламп
Каждый из таких приборов является герметичной колбой, наполненной специальной смесью газов. При этом смесь рассчитана таким образом, чтобы на ионизацию газов уходило гораздо меньшее по сравнению с обыкновенными лампами накаливания количество энергии, что позволяет заметно экономить на освещении.
Чтобы люминесцентная лампа постоянно давала свет, в ней должен поддерживаться тлеющий разряд. Для обеспечения такового осуществляется подача требуемого напряжения на электроды лампочки. Главная проблема заключается в том, что разряд может появиться только при подаче напряжения, существенно превышающего рабочее. Однако и эту проблему производители ламп с успехом решили.
Электроды установлены по обеим сторонам люминесцентной лампы. Они принимают напряжение, благодаря которому и поддерживается разряд. У каждого электрода есть по два контакта. С ними соединяется источник тока, благодаря чему обеспечивается прогревание окружающего электроды пространства.
Таким образом, люминесцентная лампа зажигается после прогрева ее электродов. Для этого они подвергаются воздействию высоковольтного импульса, и лишь затем в действие вступает рабочее напряжение, величина которого должна быть достаточной для поддержания разряда.
| Световой поток, лм | Светодиодная лампа, Вт | Контактная люминисцентная лампа, Вт | Лампа накаливания, Вт |
|---|---|---|---|
| 50 | 1 | 4 | 20 |
| 100 | 5 | 25 | |
| 100-200 | 6/7 | 30/35 | |
| 300 | 4 | 8/9 | 40 |
| 400 | 10 | 50 | |
| 500 | 6 | 11 | 60 |
| 600 | 7/8 | 14 | 65 |
Под воздействием разряда газ в колбе начинает излучать ультрафиолетовый свет, невосприимчивый человеческим глазом. Чтобы свет стал видимым человеку, внутренняя поверхность колбы покрывается люминофором. Это вещество обеспечивает смещение частотного диапазона света в видимый спектр. Путем изменения состава люминофора, меняется и гамма цветовых температур, благодаря чему обеспечивается широкий ассортимент люминесцентных ламп.
Лампы люминесцентного типа, в отличие от простых ламп накаливания, не могут просто включаться в электрическую сеть. Для появления дуги, как отмечалось, должны прогреться электроды и появиться импульсное напряжение. Эти условия обеспечиваются при помощи специальных балластов. Наибольшее распространение получили балласты электромагнитного и электронного типа.
Классическое подключение через электромагнитный балласт
Особенности схемы
В соответствии с этой схемой в цепь включается дроссель. Также в составе схемы обязательно присутствует стартер.
Последний представляет собой маломощный неоновый источник света. Устройство оснащено биметаллическими контактами и питается от электросети с переменными значениями тока. Дроссель, стартерные контакты и электродные нити подключаются последовательно.
Вместо стартера в схему может включаться обыкновенная кнопка от электрозвонка. В данном случае напряжение будет подаваться путем удерживания кнопки звонка в нажатом положении. Кнопку нужно отпустить после зажигания светильника.
Порядок действия схемы с балластом электромагнитного типа выглядит следующим образом:
- после включения в сеть, дроссель начинает накапливать электромагнитную энергию;
- через стартерные контакты обеспечивается поступление электричества;
- ток устремляется по вольфрамовым нитям нагрева электродов;
- электроды и стартер нагреваются;
- происходит размыкание контактов стартера;
- аккумулированная дросселем энергия высвобождается;
- величина напряжения на электродах меняется;
- люминесцентная лампа дает свет.
В целях повышения показателя полезного действия и уменьшения помех, возникающих в процессе включения лампы, схема комплектуется двумя конденсаторами. Один из них (меньший) размещается внутри стартера. Его главная функция заключается в погашении искр и улучшении неонового импульса.
Среди ключевых преимуществ схемы с балластом электромагнитного типа можно выделить:
- надежность, проверенную временем;
- простоту;
- доступную стоимость.
- Недостатков, как показывает практика, больше, чем преимуществ. Среди их числа нужно выделить:
- внушительный вес осветительного прибора;
- продолжительное время включения светильника (в среднем до 3 секунд);
- низкую эффективность системы при эксплуатации на холоде;
- сравнительно высокое потребление энергии;
- шумную работу дросселя;
- мерцание, негативно воздействующее на зрение.
Порядок подключения
Подсоединение лампы по рассмотренной схеме выполняется с задействованием стартеров. Далее будет рассмотрен пример установки одного светильника с включением в схему стартера модели S10. Это современное устройство имеет невозгораемый корпус и высококачественную конструкцию, что делает его лучшим в своей нише.
Главные задачи стартера сводятся к:
- обеспечению включения лампы;
- пробою газового промежутка. Для этого цепь разрывается после довольно длительного нагрева электродов лампы, что приводит к выбросу мощного импульса и непосредственно пробою.
Дроссель используется для выполнения таких задач:
- ограничения величины тока в момент замыкания электродов;
- генерации напряжения, достаточного для пробоя газов;
- поддержания горения разряда на постоянном стабильном уровне.
В рассматриваемом примере подключается лампа на 40 Вт. При этом дроссель должен иметь аналогичную мощность. Мощность же используемого стартера равна 4-65 Вт.
Подключаем в соответствии с представленной схемой. Для этого делаем следующее.
Первый шаг
Параллельно подключаем стартер к штыревым боковым контактам на выходе люминесцентного светильника. Эти контакты представляют собой выводы нитей накаливания герметичной колбы.
Второй шаг
На оставшиеся свободными контакты подключаем дроссель.
Третий шаг
К питающим контактам подключаем конденсатор, опять-таки, параллельно. Благодаря конденсатору будет компенсироваться реактивная мощность и уменьшаться помехи в сети.
Подключение через современный электронный балласт
Особенности схемы
Современный вариант подключения. В схему включается электронный балласт – это экономное и усовершенствованное устройство обеспечивает гораздо более длительный срок службы люминесцентных ламп по сравнению с вышерассмотренным вариантом.
В схемах с электронным балластом люминесцентные лампы работают на повышенном напряжении (до 133 кГц). Благодаря этому свет получается ровным, без мерцаний.
Современные микросхемы позволяют собирать специализированные пусковые устройства с низким энергопотреблением и компактными размерами. Это дает возможность помещать балласт прямо в цоколь лампы, что делает реальным производство малогабаритных осветительных приборов, вкручивающихся в обыкновенный патрон, стандартный для ламп накаливания.
При этом микросхемы не только обеспечивают светильники питанием, но и плавно подогревают электроды, повышая их эффективность и увеличивая срок службы. Именно такие люминесцентные лампы можно использовать в комплексе с диммерами – устройствами, предназначенными для плавного регулирования яркости света лампочек. К люминесцентным лампам с электромагнитными балластами диммер не подключишь.
По конструкции электронный балласт является преобразователем электронапряжения. Миниатюрный инвертор трансформирует постоянный ток в высокочастотный и переменный. Именно он и поступает на нагреватели электродов. С повышением частоты интенсивность нагрева электродов уменьшается.
Включение преобразователя организовано таким образом, чтобы сначала частота тока находилась на высоком уровне. Люминесцентная лампочка, при этом, включается в контур, резонансная частота которого значительно меньше начальной частоты преобразователя.
Далее частота начинает постепенно уменьшаться, а напряжение на лампе и колебательном контуре увеличиваться, за счет чего контур приближается к резонансу. Интенсивность нагрева электродов также увеличивается. В какой-то момент создаются условия, достаточные для создания газового разряда, в результате возникновения которого лампа начинает давать свет. Осветительный прибор замыкает контур, режим работы которого при этом изменяется.
При использовании электронных балластов схемы подключения ламп составлены так, что у регулирующего устройства появляется возможность подстраиваться под характеристики лампочки. К примеру, спустя определенный период использования люминесцентные лампы требуют более высокого напряжения для создания начального разряда. Балласт сможет подстроиться под такие изменения и обеспечить необходимое качество освещения.
Таким образом, среди многочисленных преимуществ современных электронных балластов нужно выделить следующие моменты:
- высокую экономичность эксплуатации;
- бережный прогрев электродов осветительного прибора;
- плавное включение лампочки;
- отсутствие мерцания;
- возможность использования в условиях низких температур;
- самостоятельную адаптацию под характеристики светильника;
- высокую надежность;
- небольшой вес и компактные размеры;
- увеличение срока эксплуатации осветительных приборов.
Недостатков всего 2:
- усложненная схема подключения;
- более высокие требования к правильности выполнения монтажа и качеству используемых комплектующих.
Порядок подключения
Все необходимые коннекторы и провода обычно идут в комплекте с электронным балластом. Со схемой подключения вы можете ознакомиться на представленном изображении. Также подходящие схемы приводятся в инструкциях к балластам и непосредственно осветительным приборам.
В такой схеме лампа включается в 3 основные стадии, а именно:
- электроды прогреваются, благодаря чему обеспечивается более бережный и плавный пуск и сохраняется ресурс прибора;
- происходит создание мощного импульса, требующегося для поджига;
- значение рабочего напряжение стабилизируется, после чего напряжение подается на светильник.
Современные схемы подсоединения ламп исключают необходимость применения стартера. Благодаря этому риск перегорания балласта в случае запуска без установленной лампы исключается.
Схема для последовательного подключения двух ламп
Отдельного внимания заслуживает схема подсоединения сразу двух люминесцентных лампочек к одному балласту. Приборы подключаются последовательно. Для выполнения работы нужно подготовить:
- индукционный дроссель;
- стартеры в количестве двух штук;
- непосредственно люминесцентные лампы.
Последовательность подключения
Первый шаг. К каждой лампочке подсоединяется стартер. Соединение параллельное. В рассматриваемом примере стартер подключаем на штыревой выход с обоих торцов осветительного прибора.
Второй шаг. Свободные контакты подсоединяются к электросети. При этом соединение выполняется последовательно, посредством дросселя.
Третий шаг. Параллельно к контактам осветительного прибора подсоединяются конденсаторы. Они будут уменьшать выраженность помех в электросети и компенсировать возникающую реактивную мощность.
Важный момент! В обычных бытовых выключателях, в особенности это характерно для бюджетных моделей, контакты могут залипать под воздействием повышенных стартовых токов. Ввиду этого для использования в комплексе с люминесцентными осветительными приборами рекомендуется использовать только специально предназначенные для этого высококачественные выключатели.
Вы ознакомились с особенностями разных схем подключения ламп люминесцентного типа и теперь сможете самостоятельно справиться с установкой и заменой таких осветительных приборов.
Удачной работы!
stroyday.ru