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

Зажигаем сгоревшую лампу

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

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

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

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

Весь процесс выглядит следующим образом:

• первоначально в колбе разряд отсутствует

• затем на концы подается умноженное напряжение

• свет внутри за счет этого моментально зажигается

• далее загорается лампочка накаливания, которая своим сопротивлением ограничивает максимальный ток

• в колбе постепенно стабилизируется рабочее напряжение и ток

• лампочка накаливания немного тускнеет

Недостатки подобной сборки:

• низкий уровень яркости

• повышенная пульсация

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Страница не найдена — ЛампаГид

Светодиоды

Уже невозможно представить современное освещение без использования светодиодов. Они используются буквально во всех возможных

Прочее

Просмотр кинофильмов дома на большом экране – это весьма распространенное желание. Но его реализация

Производственные помещения

Социологи проводили исследования, показавшие, что самочувствие и мотивация спортсменов напрямую зависит от освещения спортивной

Компоненты

Многие задаются вопросом, как правильно паять SMD-компоненты. Но перед тем как разобраться с этой

Светодиоды

При использовании осветительных LED-лент необходимы определенные источники питания. Поскольку вариантов освещения с применением таких

Квартира и офис

На протяжении всего своего существования человечество пыталось окружить себя комфортом. Мягкая мебель, ковры, музыка

Страница не найдена — ЛампаГид

Люминесцентные лампы

«Да будет свет!» – сказал монтер. Мы давно привыкли, что везде у нас светло.

Квартира и офис

Стиль лофт получил широкое распространение – сегодня он встречается в барах, ресторанах, торговых комплексах,

Светодиоды

Светодиод – полупроводниковый оптический прибор, пропускающий электрический ток в прямом направлении. При подключении инверсионно

Квартира и офис

Точечный объект – это такая маленькая штучка, о которой нам известно только местоположение в

Прочее

Благодаря умным смартфонам (пардон за тавтологию – smart и означает «умный»), сейчас все у

Светодиоды

Все большую популярность среди покупателей в магазинах электротехники завоевывают светодиодные осветительные приборы. И это

Подключение люминесцентной лампы без дросселя и стартера: схемы

Люминесцентные трубчатые лампы долгое время были популярны в освещении помещений любой площади. Они долго работают и не перегорают, а значит их нужно значительно реже обслуживать. Основная проблема — это не перегорание самой лампочки (выгорание спирали и люминофора), а выход из строя пускорегулирующей аппаратуры. В этой статье мы расскажем, как выполнить подключение люминесцентной лампы без дросселя и стартера, а также запитать от низковольтного источника постоянного тока.

Классическая схема включения люминесцентных ламп

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

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

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

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

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

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

Питание от 220В без дросселя и стартера

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Питание ламп от 12В

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

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

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

Наверняка вы не знаете:

Схема включения люминесцентных ламп » Полезные самоделки

Данная схема включения люминесцентных ламп не имеет ни громоздкого дросселя, ни ненадёжного пускателя, обеспечивая бесшумную работу ламп, включение ламп без задержки и их работу без неприятного мигания, характерного для ламп питание которых осуществляется с помощью дроссельных схем с пускателем. Применение подобной «бездроссельной» схемы позволяет не только существенно увеличить срок службы новых люминесцентных ламп, но и, как говорилось, использовать лампы с оборванной (перегоревшей) нитью накала.

Принципиальная схема сетевого питания ламп дневного света с перегоревшими нитями накала дана на рис. 1, а в таблице приведены сведения об элементах схемы, параметры которых определяет мощность используемой лампы.

Элементы схемы сетевого питания ламп дневного света с перегоревшими нитями накала:

Мощность лампы, Вт С1 и С2, мкФ С3 и С4, пФ VD1…VD4 R1, Ом

30 4 3300 Д226Б 60
40 10 6800 Д226Б 60
80 20 6800 Д205 30
100 20 6800 Д231 30

Диоды VD1 и VD2 с конденсаторами С1 и С2 составляют двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения, причём ёмкости конденсаторов С1 и С2 определяют значение напряжения, поступающего на электроды лампы HL1 (чем больше ёмкость, тем выше напряжение). В момент включения питания импульс напряжения на вы-ходе этого выпрямителя достигает 600 В.

Диоды VD3 и VD4 в сочетании с конденсаторами С3 и С4 дополнительно повышают напряжение зажигания на электродах лампы HL1 примерно до 900 В. (Кроме того, конденсаторы С3 и С4 гасят радиопомехи, возникающие при ионизационном разряде внутри лампы). Столь высокое напряжение и обеспечивает надёжность зажигания лампы независимо от наличия нитей накала.

После зажигания лампы сопротивление её уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения на электродах лампы и обеспечивает нормальную её работу при напряжении около 220 В (рабочее напряжение определяется номиналом резистора R1).

Рис.1. Принципиальная схема питания лампа дневного света с перегоревшими нитями накала.

Устройство сохраняет работоспособность даже при отсутствии диодов VD3 и VD4, а так же конденсаторов С3 и С4, но при этом снижается надёжность зажигания лампы.

В схеме используются следующие радиодетали. Конденсаторы С1 и С2 — бумажные или металлобумажные типа МБГ, КБГ, КБЛП, МБГО или МБГП на напряжение 600 В; конденсаторы С3 и С4 типа КСГ, КСО, СГМ или СГО (со слюдяным диэлектриком) на рабочее напряжение не меньше 600 В. Резистор R1 проволочный, мощность которого соответствует мощности применяемой лампы. Подойдут резисторы типа ПЭ, ПЭВ, ПЭВР. Диоды Д205 и Д231 для ламп мощностью 80 и 100 Вт устанавливают на радиаторах (для теплоотвода).

Как видите, данная схема включения люминесцентных ламп не имеет ни громоздкого дросселя, ни ненадёжного пускателя, обеспечивая бесшумную работу ламп, включение ламп без задержки и их работу без неприятного мигания, характерного для ламп питание которых осуществляется с помощью дроссельных схем с пускателем. Применение подобной «бездроссельной» схемы позволяет не только существенно увеличить срок службы новых люминесцентных ламп, но и, как говорилось, использовать лампы с оборванной (перегоревшей) нитью накала.

Подробная схема подключения люминесцентной лампы, устройство 

Люминесцентные лампы обычно используют для освещения супермаркетов, учебных аудиторий, промышленных объектов, общественных закрытых помещений и прочего. С появлением более современных видов, которые выпускаются со стандартным цоколем E27, их начали использовать и в домашних условиях.

По истечении времени они набирают всё большей популярности. Но схема включения люминесцентных ламп достаточно сложная и требует особых познаний в этой области. Обычно подключают двумя схемами, о которых мы и поговорим дальше. Но сначала следует разобраться в принципе работы и строении такого светильника.

Принцип работы

Давайте разберём, что такое люминесцентная лампа, и как она работает. Представляет из себя стеклянную трубку, которая начинает работать за счёт разряда, который зажигает газы внутри её оболочки. На обоих концах установлен катод и анод, именно между ними и происходит разряд, который вызывает пусковое загорание.

Пары ртути, которые помещают в стеклянный футляр, при разряде начинаю излучать особый невидимый свет, который активизирует работу люминофора и других дополнительных элементов. Именно они и начинают излучать тот свет, который нам необходим.

Принцип работы лампы

Благодаря разным свойствам люминофора, такой светильник излучать большой спектр разнообразных цветов.

Подключаем, используя электромагнитный балласт

Электромагнитный Пускорегулирующий аппарат, сокращённой аббревиатурой для него является ЭмПРА. Также часто называют дросселем. Мощность такого устройства должна быть равной той мощности, которую потребляют лампы при работе. Довольно старая схема, с помощью которой раньше подключали люминесцентные лампы.

Схема с электромагнитным балластом

Принцип работы такого устройства состоит в следующем. После начала подачи тока, он попадает на стартер, после чего на небольшой период времени биметаллические электроды замыкаются. Благодаря этому, весь ток, который появляется в цепи, замыкается между электродами и ограничивается только сопротивлением дросселя.

Таким образом, он возрастает примерно в три-четыре раза, и электроды начинают практически моментально разогреваться.

Таким образом, именно дроссель образует сильный разряд в среде газов, и они начинают выделять свой свет. После включения, напряжение в схеме будет равно примерно половине от входящего с сети.

Такого показателя мало для создания повторного импульса, из-за чего лампа начинает стабильно работать.

Какими недостатками она обладает:

1. Сравнивая со схемой, где применяется электронный балласт, расход электроэнергии выше на десять-пятнадцать процентов.
2. В зависимости от того, сколько лампа уже проработала времени, период запуска будет увеличиваться и может дойти до трёх-четырёх секунд.
3. Такая схема подключения люминесцентных ламп со временем способствует появлению гудения. Такой звук будет исходить от пластин дросселя.
4. В процессе работы светильника будет довольно высокий коэффициент пульсации света. Такое явление негативно сказывается на зрении человека, а при продолжительном нахождение действие таких мерцающих лучей может стать причиной ухудшения зрения.
5. Неспособны работать при низкой температуре. Таким образом, отпадает возможность использовать такие лампы на улице или в неотапливаемых помещениях.

Подключаем лампу, используя электронный балласт

Главным отличием такой системы от электромагнитной то, что напряжение, которое доходит до самой лампы имеет повышенную частоту начиная от 25 и доходит до 140 кГц. Благодаря повышению частоты тока, значительно уменьшается показатель мерцания, и он находит на таком уровне, который уже не является слишком вредным для человеческого глаза.

Подключение с ЭПРА

Система ЭПРА используется специальный автогенератор в своей схеме, такое дополнение включает трансформатор и выходной каскад на всех транзисторах. Зачастую производители указывают схему прямо на задней части блока светильника. Таким образом, у вас сразу есть наглядный пример, как правильно подключить и установить устройство для работы от сети.

Преимуществами стартерной схемы подключения

• Стартерная система продлевает период работы светильника.
• Особый принцип работы также продлевает период службы примерно на десять процентов.
• Благодаря принципу действия, устройство экономит около двадцати-тридцати процентов потребляемой электроэнергии.
• Облегчённая установка, так как производитель указывает схему, по которой должна происходить установка взятого вами светильника.
• Во время работы практически полностью отсутствует мерцание и шум от светильника. Такие явления присутствуют, но они незаметны для человека и никак не влияют на здоровье.

Существуют модели, которые поддерживают установку диммера в качестве регулятора. Установка таких приборов несколько отличается от стандартной установки.

Подведём итог

Мы постарались раскрыть вопрос как подключить люминесцентную лампу, показали схемы, с помощью которых происходит подключение люминесцентных ламп. Разобравшись со схемой электромагнитного и электронного балласта, вы можете решить какую лучше использовать именно в вашем случае. Но так как первая имеет ряд значительных недостатков, то скорей всего выбор ляжет именно на электронный балласт.

Причины неисправностей — решение проблем

Схема электронного дросселя была придумана позже, и разрабатывалась специально для того, чтобы убрать все недостатки электромагнитного аналога, с целью максимального повышения качества освещения с помощью люминесцентных ламп.

Установка таких устройств уже не составляет особого труда, как это было раньше. Производители начали указывать схему, по которой производится установка на тыльной стороне прибора что значительно облегчает работу монтажника.

Антистробоскопическая схема люминесцентного светильника

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

Устройство и описание ЛЛ

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

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

Принцип работы ЛЛ

Стартерная схема включения люминесцентных ламп работает следующим образом.

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

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

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

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

Бездроссельное включение люминесцентных ламп: схемы

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

Как запускается ЛЛ с ЭПРА

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

Достоинства электронной схемы запуска:

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

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

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

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

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

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

Преимущества современных ЭПРА следующие:

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

Недостатками являются более высокая стоимость и сложная схема зажигания.

Применение умножителей напряжения

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

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

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

Бесстартерная схема включения люминесцентных ламп

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

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

Как включить сгоревшую лампу?

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

Заключение

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

Д ля поддержания и стабилизации процесса разряда последовательно с люминесцентной лампой включается балластное сопротивление в сети переменного тока в виде дросселя или дросселя и конденсатора . Эти устройства называют пускорегулирующими аппаратами (ПРА) .

Напряжение сети, при котором работает люминесцентная лампа в установившемся режиме, недостаточно для ее зажигания. Для образования газового разряда, т. е. пробоя газового пространства, необходимо повысить эмиссию электронов путем их предварительного разогрева или подачи на электроды импульса повышенного напряжения. То и другое обеспечивается с помощью стартера, включенного параллельно лампе.

Схема включения люминесцентной лампы: а — с индуктивным балластом, б — с индуктивно-емкостным балластом.

Рассмотрим как происходит процесс зажигания люминесцентной лампы.

Стартер представляет собой миниатюрную лампочку тлеющего разряда с неоновым наполнением, имеющую два биметаллических электрода, которые в нормальном положении разомкнуты.

При подаче напряжения в стартере возникает разряд и биметаллические электроды, изгибаясь, замыкаются накоротко. После их замыкания ток в цепи стартера и электродов, ограниченный только сопротивлением дросселя, возрастает до двухтрехкратного значения рабочего тока лампы и происходит быстрый разогрев электродов люминесцентной лампы. В это же время биметаллические электроды стартера, остывая, размыкают его цепь.

В момент разрыва цепи стартером в дросселе возникает импульс повышенного напряжения, вследствие которого происходят разряд в газовой среде люминесцентной лампы и ее зажигание. После того как лампа зажглась, напряжение на ней составляет около половины сетевого. Такое напряжение будет и на стартере, однако этого оказывается недостаточно для его повторного замыкания. Поэтому при горящей лампе стартер разомкнут и в работе схемы не участвует.

Одноламповая стартерная схема включения люминесцентной лампы: Л — люминесцентная лампа, Д — дроссель, Ст — стартер, С1 — С3 — конденсаторы.

Конденсатор, включенный параллельно стартеру, и конденсаторы на входе схемы предназначены для снижения уровня радиопомех. Конденсатор, включенный параллельно стартеру, кроме того, способствует увеличению срока службы стартера и влияет на процесс зажигания лампы, способствуя значительному снижению импульса напряжения в стартере (с 8000 -12 000 В до 600 — 1500 В) при одновременном увеличении энергии импульса (за счет увеличения его продолжительности).

Недостатком описанной стартерной схемы является низкий cos фи, не превышающий 0,5. Повышение cos фи достигается либо включением конденсатора на вводе, либо применением индуктивно-емкостной схемы. Однако и в этом случае cos фи 0,9 — 0,92 в результате наличия высших гармонических составляющих в кривой тока, определяемых спецификой газового разряда и пускорегулирующей аппаратурой.

В двухламповых светильниках компенсация реактивной мощности достигается при включении одной лампы с индуктивным, а другой с индуктивно-емкостным балластом. В этом случае cos фи = 0,95. Кроме того, такая схема ПРА позволяет сгладить в значительной степени пульсации светового потока люминесценых ламп.

Схема включения люминесцентных ламп с ПРА с расщепленной фазой

Наибольшее распространение для включения люминесцентных ламп мощностью 40 и 80 Вт получила у нас двухламповая импульсная схема стартерного зажигания с применением балластных компенсированных устройств 2УБК-40/220 и 2УБК-80/220, работающих по схеме «расщепленной фазы». Они представляют собой комплектные электрические аппараты с дросселями, конденсаторами и разрядными сопротивлениями.

Последовательно с одной из ламп включается только дроссель-индуктивное сопротивление, что создает отставание тока по фазе от приложенного напряжения. Последовательно со второй лампой, помимо дросселя, включается конденсатор, емкостное сопротивление которого больше индуктивного сопротивления дросселя примерно в 2 раза, создающий опережение тока, в результате чего суммарный коэффициент мощности комплекта получается порядка 0,9 -0,95.

Кроме того, включение последовательно с дросселем одной из двух ламп специально подобранного конденсатора обеспечивает такой сдвиг фаз между токами первой и второй ламп, при котором глубина колебаний суммарного светового потока двух ламп будет существенно уменьшена.

Для увеличения тока подогрева электродов последовательно с емкостью включается компенсирующая катушка, которая отключается стартером.

Монтажная схема включения двухлампового стартерного аппарата 2УБК: Л — люминесцентная лампа, Ст- стартер, С — конденсатор, r — разрядное сопротивление. Корпус ПРА 2УБК показан пунктиром.

Бесстартерные схемы включения люминесцентных ламп

Недостатки стартерных схем включения (значительный шум, создаваемый ПРА при работе, возгораемость при аварийных режимах и др.), а также низкое качество выпускаемых стартеров привели к настойчивым поискам бесстартерных экономически целесообразных рациональных ПРА с тем, чтобы в первую очередь применить их в установках, где достаточно просты и дешевы.

Для надежной работы бесстартерных схем которых рекомендуется применять лампы с нанесенной на колбы токопроводящей полосой.

Наибольшее распространение получили трансформаторные схемы быстрого пуска люминесцентных ламп в которых в качестве балластного сопротивления используется дроссель, а предварительный подогрев катодов осуществляется накальным трансформатором либо автотрансформатором.

Бесстартерные одноламповая и двухламповая схемы включения люминесцентных ламп: Л — люминесцентная лампа, Д — дроссель, НТ — накальный трансформатор

В настоящее время расчетами установлено, что стартерные схемы для внутреннего освещения более экономичны, и поэтому они имеют преимущественное распространение. В стартерных схемах потери энергии составляют примерно 20 — 25%, в бесстартерных — 35%

В последнее время схемы включения люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА постепенно вытесняются схемами с более функциональными и экономичными электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА).

При расчете сетей освещения с люминесцентными лампами, то необходимо учитывать, что даже при компенсированных схемах без пускорегулирующих устройств нельзя полностью уничтожить сдвиг фаз. Поэтому необходимо при определении расчетного тока сетей с люминесцентными лампами принимать для схем с компенсацией реактивной мощности косинус фи = 0,9, а при отсутствие конденсаторов в схемах косинус фи = 0,5. Кроме того, необходимо учесть потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре.

При выборе сечений проводов четырехпроводных сетей с люминесцентными лампами следует учитывать некоторые особенности таких сетей. Дело в том, что нелинейность вольтамперной характеристики люминесцентных ламп, а также наличие в их цели катушки индуктивности со стальным сердечником и конденсаторов выливают несинусопдалькость кривой тока и вследствие этого появление высших гармоник, существенно изменяющих ток нулевого провода даже при равномерной нагрузке фаз.

Ток в нулевом проводе может достигать значений, близких к току в фазном проводе 85—87% от I ф. Отсюда вытекает необходимость выбирать сечение нулевого провода в четырехпроводных сетях люминесцентного освещения равным сечению фазных проводов, а при прокладке проводов в трубах допустимую токовую нагрузку надо принимать как для четырех проводов в одной трубе.

5. Что из нижеперечисленного не влияет на напряжение зажигания люминесцентной лампы?

♦Наличие дросселя в схеме включения люминесцентной лампы.

6. Что из нижеперечисленного является достоинством рефлекторной лампы по сравнению с другими люминесцентными лампами?

♦Направленность светового потока.

7. Какой фактор не оказывает влияния на уменьшение продолжительности горения люминесцентной лампы?♦Толщина слоя люминофора.

8. Что является, достоинством схем мгновенного зажигания люминесцентной лампы?♦Пожаробезопасность схемы.

9. Что из перечисленного ниже не является достоинством двухламповой антистробоскопической стартерной схемы зажигания люминесцентных ламп? ♦Высокая надежность.

10. Что является, достоинством схем мгновенного зажигания люминесцентной лампы?

11. Какой фактор не оказывает влияния на уменьшение продолжительности горения люминесцентной лампы?

♦Толщина слоя люминофора.

12. Люминесцентные лампы, какого типа применяют, если по условиям работы предъявляются повышенные требования к цветопередаче?

13. Укажите причину покрытия колбы люминесцентной лампы люминофором. ♦Преобразование ультрафиолетового излучения в видимый свет.

14. Какая из приведенных кривых соответствует рабочему участку вольтамперной характеристики люминесцентных ламп? ♦Кривая а.

15. Какая из приведенных на рисунке кривых соответствует зависимости между продолжительностью горения и напряжением, подводимым к люминесцентной лампе? ♦Кривая Н2.

16. Укажите элемент, преимущественно применяемый в схеме включения люминесцентной лампы? ♦с

17. Какой из перечисленных элементов наилучшим образом может заменить стартер в стартерной схеме включения ЛЛ? ♦e

18. Какой из перечисленных ниже элементов необходимо поставить в двухламповую антистробоскопическую схему? ♦b.

19. Какой из перечисленных ниже элементов необходимо поставить в двухламповую антистробоскопическую схему?♦с.

20. Какой из перечисленных элементов используется в схеме, приведенной на рисунке?♦е.

21. Какой из перечисленных ниже элементов необходимо поставить в резонансную схему включения люминесцентной лампы при работе на частоте 50 Гц? ♦с.

1. Какой из перечисленных ниже факторов не учитывается коэффициентом запаса? ♦Точность выполняемых в помещении работ.

2. От какого из перечисленных факторов yе зависит коэффициент использования светового потока?♦Нормированная освещенность.

3. Применение какой, из ниже перечисленных систем освещения недопустимо?

♦Только местное освещение лампами накаливания.

4. Укажите причину, препятствующую применению точечного метода расчета? ♦Наличие светильников рассеянного света.

5. Какой метод используется для расчета аварийного освещения? ♦Точечный метод.

6. Каким образом учитывается освещенность от удаленных источников света при расчете точечным методом?

♦Учитывается путем умножения условной освещенности, определенной по изолюксам, на коэффициент больше 1.

7. Какой из перечисленных факторов не учитывается общими нормами освещения? ♦Отрасль промышленности, к которой относится освещаемое помещение.

8. Какую из перечисленных характеристик необходимо знать при проектировании, чтобы определить наивыгоднейшее расстояние между светильниками общего освещения, с лампами ДРЛ и МГЛ? ♦Расчетная высота подвеса светильника.

9. В каком из перечисленных ниже случаев недопустимо применение ламп ДРЛ?♦При работе с поверхностями, имеющими выраженную цветность.

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 266
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 602
• БГУ 153
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 962
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 119
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1967
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 300
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 409
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 497
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 130
• ИжГТУ 143
• КемГППК 171
• КемГУ 507
• КГМТУ 269
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2909
• КрасГАУ 370
• КрасГМУ 630
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 139
• КубГУ 107
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 367
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 330
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 636
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 454
• НИУ МЭИ 641
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 212
• НУК им. Макарова 542
• НВ 777
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1992
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 301
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 119
• РАНХиГС 186
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 243
• РГГМУ 118
• РГПУ им. Герцена 124
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 122
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 130
• СПбГАСУ 318
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 147
• СПбГПУ 1598
• СПбГТИ (ТУ) 292
• СПбГТУРП 235
• СПбГУ 582
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 193
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 380
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1655
• СибГТУ 946
• СГУПС 1513
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2423
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 324
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 306

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Анализ причин почернения концов люминесцентных ламп

15 июля 2016 г., Публикуется в статьях: EE Publishers, статьях: Vector.

Информация от Cosine Developments

Чтобы разобраться в причинах почернения концов люминесцентных ламп, полезно немного узнать о самом свете.

Свет — это форма энергии, которая может выделяться атомом. Он состоит из множества маленьких частиц, подобных пакетам, которые обладают энергией и импульсом, но не имеют массы. Эти частицы, называемые фотонами света, являются основными единицами света. Далее в этом поможет базовое понимание конструкции и принципов работы люминесцентных ламп.

Конструкция люминесцентной лампы

Люминесцентная лампа представляет собой разрядную ртутную лампу низкого давления.Обычно он имеет форму длинной стеклянной трубки, покрытой на внутренней поверхности флуоресцентным порошком или люминофором. На каждом конце трубки находится катод лампы. Катод состоит из спирального вольфрамового нагревателя, покрытого специальными оксидами бария и стронция, которые при нагревании испускают электроны. К каждому катоду прикреплены две защитные пластины, которые предотвращают разрушение катушки нагревателя при бомбардировке положительными ионами во время разряда. Стеклянная трубка закрыта с обоих концов и содержит небольшое количество ртути и инертного газа под низким давлением.Газ может быть аргоном, криптоном или их смесью (см. Рис. 1).

Центральным элементом люминесцентной лампы является герметичная стеклянная трубка. Как показано на рис. 1, трубка содержит небольшое количество ртути и инертный газ, обычно аргон, который находится под очень низким давлением. Трубка также содержит порошок люминофора, нанесенный по внутренней стороне стекла (см. Рис. 2).

Как показано на рис. 2, трубка имеет два электрода, по одному на каждом конце, которые подключены к электрической цепи. Электрическая цепь подключена к источнику переменного тока.

Рис. 1: Базовая конфигурация люминесцентной лампы.

Когда вы включаете лампу, ток течет по электрической цепи к электродам. На электродах имеется значительное напряжение, поэтому электроны будут мигрировать через газ от одного конца трубки к другому. Эта энергия превращает часть ртути в трубке из жидкости в газ. Когда электроны и заряженные атомы движутся по трубке, некоторые из них будут сталкиваться с газообразными атомами ртути. Эти столкновения возбуждают атомы, выталкивая электроны на более высокие энергетические уровни.Когда электроны возвращаются к своему первоначальному уровню энергии, они испускают световые фотоны.

Принципы работы

Принцип работы люминесцентной лампы основан на неупругом рассеянии электронов, т.е. термоэлектронной эмиссии.

Термоэмиссия — это истечение электронов в вакуум из нагретого электрического проводника. Это также известно как эффект Эдисона и эффект Ричардсона. В более широком смысле, это высвобождение электронов или ионов из вещества в результате нагрева.

Падающий электрон (испускаемый покрытием на витках проволоки, образующей катодный электрод) сталкивается с атомом газа (например, ртути, аргона или криптона), используемого в качестве излучателя ультрафиолета. Это заставляет электрон в атоме временно подпрыгивать на более высокий энергетический уровень, чтобы поглотить часть или всю кинетическую энергию, доставленную сталкивающимся электроном. Вот почему столкновение называется «неупругим»; часть энергии поглощается.

Это состояние с более высокой энергией нестабильно, и атом излучает ультрафиолетовый фотон, когда электрон атома возвращается на более низкий, более стабильный энергетический уровень.Фотоны, которые испускаются из выбранной газовой смеси, обычно имеют длину волны в ультрафиолетовой части спектра. Человеческий глаз не видит его, поэтому его необходимо преобразовать в видимый свет.

Это делается с помощью флуоресценции. Это флуоресцентное преобразование происходит в люминофорном покрытии на внутренней поверхности люминесцентной лампы, где ультрафиолетовые фотоны поглощаются электронами в атомах люминофора, вызывая аналогичный скачок энергии, а затем снижающийся с испусканием следующего фотона.Фотон, испущенный в результате этого второго взаимодействия, имеет меньшую энергию, чем тот, который его вызвал.

Химические вещества, входящие в состав люминофора, выбираются таким образом, чтобы эти испускаемые фотоны имели длину волны, видимую человеческим глазом. Разница в энергии между поглощенным ультрафиолетовым фотоном и испускаемым фотоном видимого света идет на нагрев покрытия люминофора (см. Рис. 3).

Следует отметить, что во время каждого цикла запуска некоторое количество излучающего материала теряется с каждого катода.Этот материал имеет тенденцию загрязнять газ и люминофорные покрытия лампы и в старых лампах заметен в виде темных полос вокруг каждого катода. Это загрязнение приводит к постепенному снижению мощности лампы (уменьшение светового потока). Когда больше не будет достаточно материала, излучающего электроны, чтобы обеспечить правильный объем свободных электронов во время запуска, лампы больше не будут зажигать.

Обрыв катода лампы также предотвратит зажигание лампы при нормальных условиях.

КПД

Эффективность люминесцентных ламп колеблется от примерно 16 лм / Вт для лампы мощностью 4 Вт с обычным балластом до 95 лм / Вт для лампы мощностью 32 Вт с современным электронным балластом, обычно в среднем от 50 до 67 лм / Вт в целом. .Большинство компактных люминесцентных ламп мощностью 13 Вт и более со встроенными электронными балластами достигают около 60 лм / Вт. Из-за деградации люминофора по мере старения лампы средняя яркость за весь срок службы фактически примерно на 10% меньше.

Пусковая лампа

Атомы ртути в люминесцентной лампе должны быть ионизированы, прежде чем дуга сможет «загореться» внутри лампы. Для небольших ламп для зажигания дуги не требуется большого напряжения, и запуск лампы не представляет проблемы, но для больших ламп требуется значительное напряжение в диапазоне 1000 В.
В некоторых случаях это происходит именно так: люминесцентные лампы с мгновенным запуском просто используют достаточно высокое напряжение, чтобы разрушить столб газа и ртути и тем самым запустить дугу.

В других случаях должна быть предусмотрена отдельная помощь при пуске. Некоторые люминесцентные конструкции (лампы предварительного нагрева) используют комбинацию нити накала / катода на каждом конце лампы в сочетании с механическим или автоматическим переключателем, который первоначально соединяет нити последовательно с балластом и, таким образом, предварительно нагревает нити перед зажиганием дуги.

Самая популярная конструкция люминесцентных ламп — это лампа с быстрым запуском. Эта конструкция работает по тому же основному принципу, что и традиционная лампа стартера, но у нее нет выключателя стартера. Вместо этого балласт лампы постоянно пропускает ток через оба электрода. Этот ток сконфигурирован так, что между двумя электродами существует разница зарядов, что создает напряжение на трубке.

Когда включается люминесцентный свет, нити обеих электродов очень быстро нагреваются (горячий катод), выкипая электроны, которые ионизируют газ в трубке.Как только газ ионизируется, разница напряжений между электродами создает электрическую дугу. Текущие заряженные частицы (красные) возбуждают атомы ртути (серебра), запуская процесс освещения.

Рис. 2: Внутри люминесцентной лампы.

Сравнение горячего катода и холодного катода

Катод — отрицательный электрод люминесцентной лампы. Ток течет через электроны, вылетающие из катода и притягивающиеся к положительному электроду, аноду.

Горячий катод должен быть нагрет для правильной работы и испускания достаточного количества электронов, чтобы быть полезным. Примерами являются ЭЛТ-телевизоры и мониторы, большинство электронных ламп (или клапанов) и вакуумные флуоресцентные дисплеи (например, на видеомагнитофонах). Это, как объяснялось ранее, называется «термоэлектронной эмиссией» — выкипанием электронов с поверхности катода. Обычные люминесцентные лампы представляют собой устройства с горячим катодом, которые частично поддерживаются самим током разряда. У всех есть период разминки (хотя он может быть довольно коротким).

Горячий катод

Тепловое излучение — это основной процесс, используемый в лампах с горячим катодом, которые включают стандартные люминесцентные лампы. Ионы ускоряются к катоду за счет небольшого катодного напряжения (менее 10 В) и получают достаточно энергии, чтобы нагреть небольшую часть очень тонкого проволочного электрода, когда они сталкиваются с ним. Они нагревают его до тех пор, пока он не начнет тускло светиться и электроны «выкипят», высвободившись за счет тепловой энергии. Этот процесс очень эффективен в производстве большого количества электронов и приводит к появлению эффективных ламп.

Холодный катод

Вторичная эмиссия — более жестокий процесс генерации электронов. Для этого требуется падение ускоряющего напряжения от 130 до 150 В. Энергичные ионы просто «сбивают» электроны с поверхности металла. При этом они также сбивают часть металла — процесс, называемый напылением. У больших электродов T12 и T8 достаточно материала, чтобы прослужить до того, как другие эффекты вызовут отказ лампы. Нити накаливания лампы T5 намного более хрупкие и более подвержены повреждениям.

Балласты

Электронные балласты

В более новых конструкциях балласта с быстрым запуском предусмотрены силовые обмотки накала в балласте; они быстро и непрерывно нагревают нити / катоды, используя низковольтный переменный ток. При запуске не возникает индуктивных всплесков напряжения, поэтому лампы обычно необходимо устанавливать рядом с заземленным отражателем, чтобы тлеющий разряд мог распространяться по трубке и инициировать дуговый разряд.

Электронные балласты часто возвращаются к стилю между стилями предварительного нагрева и быстрого пуска: конденсатор (или иногда автоматически отключающая цепь) может замкнуть цепь между двумя нитями накала, обеспечивая предварительный нагрев нити.Когда трубка загорается, напряжение и частота на лампе и конденсаторе обычно падают, поэтому ток конденсатора падает до низкого, но ненулевого значения. Этот конденсатор и катушка индуктивности, которая обеспечивает ограничение тока при нормальной работе, обычно образуют резонансный контур, увеличивая напряжение на лампе, чтобы ее можно было легко запустить.

Некоторые электронные балласты используют запрограммированный пуск. Выходная частота переменного тока начинается выше резонансной частоты выходного контура балласта; и после того, как нити нагреваются, частота быстро уменьшается.Если частота приближается к резонансной частоте балласта, выходное напряжение возрастает настолько, что лампа загорается. Если лампа не загорается, электронная схема прекращает работу балласта.

Балласты аварийного управления

ПРА для аварийного управления предназначены для работы люминесцентной лампы при отключении электросети. Это вообще не обычное явление. В результате разработчик балластов аварийного управления не принимает во внимание тонкости зажигания люминесцентной лампы, чтобы предотвратить повреждение нити накала и т. Д.Стоимость также является важным фактором. В результате большинство пускорегулирующих аппаратов аварийного управления приводят в действие лампу в режиме холодного удара и, как объяснялось ранее, вызывая «сбивание» электронов, что включает в себя сбивание материала с нитей накала. Во-вторых, большинство аварийных ламп работают при гораздо более низком уровне освещенности, примерно 20% от нормального, что приводит к истощению электрода, вызывая почернение концов.

Окончание срока службы

Режим отказа по окончании срока службы люминесцентных ламп различается в зависимости от того, как они используются, и типа их ПРА.В настоящее время существует три основных режима отказа и четвертый, который начинает появляться:

Смесь выбросов

В основе всей работы лампы лежит тот факт, что любой металл непрерывно излучает электроны. Как количество, так и скорость, с которой они испускаются, очень сильно возрастают с температурой, хотя испускание происходит при любых температурах, превышающих абсолютный ноль (-273 ° C). Чтобы понять излучение, мы должны посмотреть, что происходит внутри тела металла. В любом металле есть один или два электрона, которые можно легко отделить от атома, так что внутри твердого металла есть своего рода море электронов, плавающих вокруг независимо от какого-либо конкретного атома.Последние фиксируются внутри кристаллической структуры и совсем не двигаются, хотя и колеблются на месте. Это море электронов является общим для всех металлов и действительно является определяющей характеристикой металла и объясняет многие из их знакомых свойств, таких как электрическая проводимость и тот факт, что они блестят.

Поскольку электроны не прикреплены к какому-либо конкретному атому, они постоянно перемещаются, очень похоже на молекулы в газе. Средняя скорость электронов увеличивается с температурой, но, поскольку они постоянно отскакивают от атомов и друг от друга, не все они имеют одинаковую скорость, а подчиняются закону статистического распределения (см.рис.4).

Эмиссионная смесь обычно состоит из смеси оксидов бария, стронция и кальция, покрытие разбрызгивается при нормальном использовании, что часто в конечном итоге приводит к выходу лампы из строя.

Рис. 3: Включение люминесцентной лампы.

Эмиссионная смесь на нитях / катодах трубки необходима для того, чтобы электроны могли проходить в газ посредством термоэлектронной эмиссии при используемых рабочих напряжениях трубки. Смесь медленно распыляется путем бомбардировки электронами и ионами ртути во время работы, но большее количество распыляется каждый раз, когда трубка запускается с холодными катодами.Лампы, работающие обычно менее трех часов за раз, обычно исчерпывают эмиссионную смесь до того, как выйдут из строя другие части лампы. Распыленная эмиссионная смесь образует темные пятна на концах трубок, которые можно увидеть в старых трубках. Когда вся эмиссионная смесь исчезнет, ​​катод не может пропустить достаточно электронов в газовую заливку, чтобы поддерживать разряд при расчетном рабочем напряжении трубки. В идеале управляющий механизм должен отключать трубку, когда это происходит. Однако некоторые устройства управления будут обеспечивать достаточно повышенное напряжение для продолжения работы лампы в режиме с холодным катодом, что приведет к перегреву конца трубки и быстрому разрушению электродов и их поддерживающих проводов до тех пор, пока они полностью не исчезнут, или стекло не потрескается, разрушив Заполнение газом низкого давления и прекращение выпуска газа.

Балластная электроника

Относится только к компактным люминесцентным лампам со встроенными электрическими балластами. Отказ балластной электроники — это несколько случайный процесс, который следует стандартному профилю отказов для любых электронных устройств. Срок службы встроенных электронных балластов сокращается в условиях высокой влажности. Сначала наблюдается небольшой пик ранних отказов, за которым следует спад и неуклонное увеличение срока службы лампы. Срок службы электроники сильно зависит от рабочей температуры — обычно он уменьшается вдвое на каждые 10 ° C повышения температуры.Приведенный средний срок службы лампы обычно составляет при температуре окружающей среды 25 ° C (это может варьироваться в зависимости от страны). Средний срок службы электроники при этой температуре обычно больше указанной, поэтому при такой температуре немногие лампы выйдут из строя из-за отказа электроники.

В некоторых фитингах температура окружающей среды может быть намного выше этой, и в этом случае отказ электроники может стать преобладающим механизмом отказа. Аналогичным образом, использование компактного цоколя люминесцентных ламп приведет к более горячей электронике и сокращению среднего срока службы (особенно для ламп с более высокой номинальной мощностью).Электронные балласты должны быть спроектированы так, чтобы отключать лампу, когда заканчивается смесь выбросов, как описано выше. В случае интегральных электронных балластов, поскольку они никогда не должны снова работать, это иногда достигается путем преднамеренного сгорания какого-либо компонента для окончательного прекращения работы.

Люминофор

Эффективность люминофора падает во время использования. Приблизительно к 25 000 часов работы это будет, как правило, вдвое меньше яркости новой лампы (хотя некоторые производители заявляют, что период полураспада у своих ламп намного больше).Лампы, в которых отсутствуют отказы системы эмиссии или встроенной балластной электроники, в конечном итоге разовьются в этом режиме отказа. Они все еще работают, но стали тусклыми и неэффективными. Процесс идет медленно и часто становится очевидным только тогда, когда новая лампа работает рядом со старой.

Потеря ртути

Ртуть теряется из-за газового наполнения в течение всего срока службы лампы, так как она медленно поглощается стеклом, люминофором и трубчатыми электродами, где больше не может работать.Исторически это не было проблемой, потому что в трубках содержится избыток ртути. Тем не менее, экологические проблемы в настоящее время приводят к созданию трубок с низким содержанием ртути, в которые гораздо точнее дозируют ртуть, достаточную для обеспечения ожидаемого срока службы лампы. Это означает, что потеря ртути возьмет верх из-за выхода из строя люминофора в некоторых лампах. Симптомы отказа аналогичны, за исключением того, что потеря ртути сначала вызывает увеличенное время разгона (время для достижения полного светового потока) и, наконец, заставляет лампу светиться тускло-розовым светом, когда ртуть заканчивается, а основной газ аргон вступает во владение. первичный разряд.

Рис. 4: Крупный план нити накала ртутной газоразрядной лампы низкого давления с белым покрытием из термоэмиссионной смеси на центральной части катушки.

Заключение

Почернение концов люминесцентных ламп

Почернение концов — обычное явление для большинства обычных люминесцентных ламп по мере их старения. Однако частый или повторный запуск может ускорить процесс. Сами по себе черные области не влияют на работу, за исключением небольшого уменьшения количества доступного света, поскольку люминофор в этой области мертв.Однако они представляют собой потерю металла на электродах (нитях).

Причина — разбрызгивание нитей, чаще всего в холодном состоянии. Итак, чаще всего это происходит, когда:

• Запуск с неисправным балластом для быстрого пуска, который не нагревает нить (и).
• Запуск с балластом или стартером с непрерывным циклом.
• Используется с балластами аварийного управления.

Когда нить накала (катод) холодная (на отрицательной половине цикла переменного тока для этого конца трубки), работа выхода выше, и ионы имеют более высокую скорость при ударе, сбивая атомы металла в процессе.Это значительно уменьшается, когда нить нагревается до нормальной рабочей температуры (хотя даже в этом случае некоторое разбрызгивание неизбежно).

В основе работы люминесцентных ламп лежит тот факт, что любой металл непрерывно излучает электроны. И количество, и скорость, с которой они испускаются, очень сильно возрастают с температурой, хотя на самом деле испускание происходит при любых температурах, превышающих абсолютный ноль (-273 ° C).

Пуск лампы

Способ зажигания лампы и, следовательно, тип ПРА оказывает значительное влияние на почернение концов.

Как описано ранее в этой статье, во время предварительного нагрева нити испускают электроны в газовый столб за счет термоэлектронной эмиссии, создавая тлеющий разряд вокруг нитей. Затем, когда пусковой переключатель размыкается, индуктивный балласт и небольшой конденсатор на пусковом переключателе создают высокое напряжение, которое зажигает дугу. Удар трубки надежен в этих системах, но стартеры накаливания часто переключаются несколько раз, прежде чем оставить лампу зажженной, что вызывает нежелательное мигание во время запуска.Это явление усиливает распад электродов (нитей), что приводит к ускоренному потемнению концов.

После удара по трубке падающий основной разряд сохраняет нить / катод горячим, что позволяет продолжать излучение.

По мере того как лампа стареет, возникает ситуация, когда лампа не зажигает или зажигается, а затем гаснет, поэтому последовательность запуска повторяется.

При использовании автоматических пускателей, таких как стартеры накаливания, неисправная лампа будет бесконечно работать, мигая снова и снова, поскольку стартер многократно запускает изношенную лампу, а затем лампа быстро гаснет, поскольку эмиссии недостаточно для поддержания нагрева катодов, и лампа ток слишком низкий, чтобы держать пускатель тлеющего разомкнутым.Тогда пора заменить лампу.

Свяжитесь со Стирлингом Марэ, Cosine Developments, тел. 031 579-2172, [email protected]

Статьи по теме

энергии — Не повредит ли многократное включение и выключение лампочки?

Зависит от типа лампочки!

Галогенные, лампы накаливания, флуоресцентные и паровые лампы используют вольфрамовые нити, которые нагревают и испускают электроны посредством термоэлектронной эмиссии.В этом смысле они похожи. Однако способы «включения» света различаются.

Лампы накаливания просто включают один раз и оставляют включенными. Пусковой ток в 12–15 раз превышает пиковый ток, если не ограничен методами, описанными в примечании к применению.

Люминесцентные лампы работают по схеме «стартер» и «балласт». Нити накала нагреваются более постепенно, , поскольку пускатель (D на схеме ниже) должен переключаться несколько раз, чтобы запустить электроны, протекающие через трубку, а не только один раз, как лампа накаливания.

Обычно стартер (биметаллический переключатель) периодически нагревается и размыкается, в результате чего магнитное поле, создаваемое балластом (G), разрушается и вызывает индукционный толчок в трубке. Если толчок недостаточно сильный, электронов не хватит для поддержания цепи через трубку, и свет будет мерцать. Свет будет устойчивым только тогда, когда магнитное поле будет сильным, когда он схлопнется. Чтобы увидеть это в анимации, посмотрите «Как работает флуоресцентный свет».

Так или иначе, идея состоит в том, что вольфрамовый элемент подвергается тепловому удару при каждом включении света. Я предполагаю, что тепловой удар меньше для люминесцентных ламп, чем для ламп накаливания, поскольку люминесцентные лампы не сразу нагреваются до полного открытия дроссельной заслонки, потому что стартер должен несколько раз попытаться запустить свет (обычно в течение нескольких секунд). В любом случае, включает свет каждый раз, когда наносит повреждение нити накала , а — приводит к долгосрочному повреждению.

LED , однако, является единственным типом светоизлучающих устройств из списка, в котором не используется вольфрамовый элемент. Вместо этого он использует PN-переход. Это означает, что светодиоды требуют гораздо меньшего напряжения и тока, что означает низкое энергопотребление по сравнению с лампами с нитью. Таким образом, светодиоды вообще не будут повреждены при переключении, поскольку нет повреждаемой нити накала и мощность, проходящая через лампу, ниже. Фактически, многие приложения переключают их на высоких скоростях с помощью ШИМ, с которым они справляются без проблем.

Также посмотрите отличное видео MinutePhysics о современных источниках света для краткого объяснения того, как эти источники света работают!

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 скачок тока помогает создать начальное напряжение, необходимое для образования электрической дуги в газе. Вместо того, чтобы проходить через байпасную цепь и перепрыгивать 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, все свободно движущихся. Это создает путь для электрического тока.

Удар летящих электронов сохраняет две нити теплыми, 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.

видов устройств, назначение, схемы и обратная связь

Лампы дневного света (ЛДС) — первые экономичные устройства, появившиеся после традиционных ламп с нитью накала.Они относятся к газоразрядным устройствам, где обязательно требуется элемент, ограничивающий мощность в электрической цепи.

Назначение дроссельной заслонки

Дроссель для люминесцентных ламп регулирует напряжение, подаваемое на электроды лампы. Кроме того, он имеет следующие назначения:

• защита от скачков напряжения;
• нагревательные катоды;
• создание высокого напряжения для запуска лампы;
• ограничение электрического тока после пуска;
• стабилизация процесса горения лампы.

Для экономии дроссельная заслонка подключена к двум лампам.

Принцип работы электромагнитного балласта (ЭМПРА)

Первая схема запуска люминесцентной лампы, которая была создана и используется до сих пор, включает элементы:

• дроссель;
• стартер;
• два конденсатора.

Схема люминесцентная лампа с дросселем подключается к сети 220 В. Все соединенные между собой части называются электромагнитным балластом.

При подаче питания включается цепочка вольфрамовых спиралей лампы и стартер в режиме тлеющего разряда. Через лампу ток не проходит. Нити постепенно разогреваются. Контакты стартера в исходном состоянии разомкнуты. Один из них биметаллический. Он изгибается при нагревании от тлеющего разряда и замыкает цепь. Ток увеличивается в 2-3 раза и катоды лампы нагреваются.

Как только контакты стартера замыкаются, разряд в нем прекращается и биметаллическая пластина начинает остывать.В результате подвижный контакт размыкается, и индуктивность дросселя возникает в виде значительного импульса напряжения. Достаточно, чтобы электроны пробились сквозь газовую среду между электродами, и лампа загорится. Через него начинает протекать номинальный ток, который затем уменьшается в 2 раза из-за падения напряжения на дросселе. Стартер постоянно остается в выключенном состоянии (контакты разомкнуты), а ЛДС горит.

Таким образом, балласт запускает лампу и затем поддерживает ее в активном состоянии.

Преимущества и недостатки EMPRA

Электромагнитный дроссель для люминесцентных ламп отличается невысокой ценой, простой конструкцией и высокой надежностью.

Кроме того, есть недостатки:

• пульсирующий свет, приводящий к утомлению глаз;
• до 15% электроэнергии теряется;
• шум при старте и во время работы;
• лампа не запускается должным образом при низких температурах;
• большие габариты и вес;
• длинная лампа старта.

Обычно жужжание и мерцание лампы происходит при нестабильной мощности. Балластник производят с разным уровнем шума. Чтобы его уменьшить, можно выбрать подходящую модель.

Лампы и дроссели выбираются равными друг другу по мощности, иначе срок службы лампы сильно сократится. Обычно они поставляются в комплекте, а балласт заменяется устройством с такими же параметрами.

Люминесцентные лампы в комплекте с EmPra недорогие и не нуждаются в настройке.

Балластник характеризуется потреблением реактивной энергии. Для уменьшения потерь параллельно питающей сети подключается конденсатор.

Электронный балласт

Все недостатки электромагнитного дросселя необходимо было устранить, и в результате исследований был создан электронный дроссель для люминесцентных ламп (электронных балластов). Схема представляет собой единый блок, который запускает и поддерживает процесс горения, формируя заданную последовательность изменений напряжения.Подключить его можно с помощью инструкции по эксплуатации, прилагаемой к модели.

Дроссель для люминесцентных ламп электронного типа имеет преимущества:

• возможность мгновенного пуска или с любой задержкой;
• отсутствие стартера;
• не мигает;
• увеличенная светоотдача;
• компактность и удобство устройства;
• оптимальные режимы работы.

Электронный балласт дороже электромагнитного устройства из-за сложной электронной схемы, которая включает в себя фильтры, коррекцию коэффициента мощности, инвертор и балласт.В некоторых моделях установлена ​​защита от ошибочного запуска лампы без ламп.

В отзывах пользователей говорится об удобстве использования ЭПРА в энергосберегающих ЛДС, которые встраиваются непосредственно в основание для обычных стандартных картриджей.

Как запустить люминесцентную лампу с электронным балластом?

При включении от ЭПРА на электроды подается напряжение, и происходит их нагрев. Затем они получают мощный импульс, который зажигает лампу.Он формируется путем создания колебательного контура, входящего в резонанс перед разрядом. Таким образом катоды хорошо нагреваются, вся ртуть в колбе испаряется, и лампочка зажигается. После возникновения разряда резонанс колебательного контура сразу прекращается и напряжение падает до рабочего.

Принцип работы балласта аналогичен варианту с электромагнитным дросселем, так как лампа срабатывает от высокого напряжения, которое затем снижается до постоянного значения и поддерживает разряд в лампе.

Текущая частота достигает 20-60 кГц, за счет чего устраняется мерцание, а КПД становится выше. В отзывах часто предлагается заменить электромагнитные дроссели на электронные. Важно, чтобы они подходили по мощности. Схема может создавать мгновенный запуск или с постепенным увеличением яркости. Холодный запуск удобен, но срок службы светильника намного меньше.

Люминесцентная лампа без стартера, дроссельной заслонки

ЛДС можно включить без громоздкой дроссельной заслонки, используя вместо нее простую лампу накаливания аналогичной мощности.В этой схеме стартер тоже не нужен.

Подключение осуществляется через выпрямитель, в котором напряжение удваивается с помощью конденсаторов и зажигает лампу без нагрева катодов. Последовательно с ЛДС по фазовому проводу включается лампа накаливания, ограничивающая ток. Конденсаторы и диоды выпрямительного моста следует подбирать с запасом по допустимому напряжению. При питании ЛДС через выпрямитель лампочка с одной стороны скоро начнет темнеть.В этом случае необходимо изменить полярность питания.

Подключение люминесцентной лампы без дроссельной заслонки, где вместо нее используется активная нагрузка, дает слабую яркость.

Если вместо лампы накаливания установить дроссель, лампа будет светиться значительно сильнее.

Проверка исправности дроссельной заслонки

Когда LDS не горит, причина кроется в неисправной проводке, самой лампе, стартере или дроссельной заслонке. Простые причины выявляет тестировщик.Перед проверкой дросселя люминесцентной лампы мультиметром отключите напряжение и разрядите конденсаторы. Затем переключатель прибора устанавливают в режим непрерывности или на минимальный предел измерения сопротивления и определяют:

• целостность обмотки катушки;
• электрическое сопротивление обмотки;
• межвитковая затвор;
• обрыв обмотки катушки.

В обзорах предлагается проверить дроссель, подключив его к сети через лампу накаливания.При межвитковом замыкании горит ярко, а исправный — полностью.

При обнаружении неисправности проще заменить дроссельную заслонку, поскольку ремонт может быть более дорогим.

Чаще всего выходит из строя стартер в цепи. Для проверки его работоспособности вместо него устанавливается известный товар. Если лампа не загорается, значит, причина в другом.

Дроссельную заслонку проверяют также исправной лампой, подключив от нее два провода к ее цоколю. Если лампа горит ярко, то дроссельная заслонка исправна.

Заключение

Дроссель для люминесцентных ламп дорабатывается в сторону улучшения технических характеристик. Электронные устройства начинают вытеснять электромагнитные. При этом продолжают использоваться старые версии моделей из-за их простоты и невысокой цены. Необходимо разбираться во всем многообразии типов, правильно ими пользоваться и соединять.

Патент США на схему для предварительного нагрева электродов люминесцентной лампы Патент (Патент № 5,854,538, выданный 29 декабря 1998 г.)