Светильник с дросселем и стартером

Основными элементами схемы включения люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА являются дроссель и стартер. Стартер это миниатюрная неоновая лампа, один или оба электрода которой выполнены из биметалла. При возникновении тлеющего разряда внутри стартера биметаллический электрод нагревается и, затем изгибаясь, накоротко смыкается со вторым электродом.

После подачи напряжения на схему ток через люминесцентную лампу не течет, так как газовый промежуток внутри лампы это изолятор, и для пробоя его нужно напряжение, превышающее напряжение питающей сети. Поэтому загорается только лампочка стартера, напряжение зажигания которой ниже сетевого. Ток величиной 20 – 50 мА течет по дросселю, электродам люминесцентной лампы, неоновой лампе стартера.

Стартер состоит стеклянного баллона, наполненного инертным газом. В баллон впаяны металлический неподвижный и биметаллический электроды, имеющие выводы, проходящие через цоколи. Баллон заключен в металлический или пластмассовый корпус с отверстием в верхней части.

Схема устройства стартера тлеющего разряда: 1 — выводы, 2 – металлический подвижный электрод, 3 — стеклянный баллон, 4 — биметаллический электрод, 6 — цоколь

Стартеры для включения люминесцентных ламп в сеть выпускаются на напряжение 110 и 220 В.

Под воздействием тока электроды стартера разогреваются и замыкаются. После замыкания по цепи течет ток, превышающий в 1,5 раза номинальный ток лампы. Величина этого тока ограничена в основном сопротивлением дросселя, так как электроды стартера замкнуты, а электроды ламп имеют незначительное сопротивление.

Элементы схемы с дросселем и стартером: 1 – зажимы сетевого напряжения; 2 – дроссель; 3, 5 – катоды лампы, 4 – трубка, 6, 7 – электроды стартера, 8 – стартер.

За 1 – 2 с электроды лампы разогреваются до 800 – 900 °С, вследствие этого увеличивается электронная эмиссия и облегчается пробой газового промежутка. Электроды стартера остывают, так как разряда в нем нет.

При остывании стартера электроды возвращаются в исходное состояние и разрывают цепь. В момент разрыва цепи стартером возникает э. д. с. самоиндукции в дросселе, величина которой пропорциональна индуктивности дросселя и скорости изменения тока в момент разрыва цепи. Образовавшееся за счет э. д. с. самоиндукции повышенное напряжение (700 – 1000 В) импульсом прикладывается к лампе, подготовленной к зажиганию (электроды разогреты). Происходит пробой, и лампа начинает светиться.

К стартеру, который включен параллельно лампе, прикладывается приблизительно половина напряжения сети. Этой величины недостаточно для пробоя неоновой лампочки, поэтому она больше не зажигается. Весь период зажигания длится меньше 10 с.

Рассмотрение процесса зажигания лампы позволяет уточнить назначение основных элементов схемы.

Стартер выполняет две важные функции:

1) замыкает накоротко цепь для того, чтобы повышенным током разогреть электроды лампы и облегчить зажигание,

2) разрывает после разогрева электродов лампы электрическую цепь и тем самым вызывает импульс повышенного напряжения, обеспечивающего пробой газового промежутка.

Дроссель выполняет три функции:

1) ограничивает ток при замыкании электродов стартера,

2) генерирует импульс напряжения для пробоя лампы за счет э. д. с. самоиндукции в момент размыкания электродов стартера,

3) стабилизирует горение дугового разряда после зажигания.

Схема импульсного зажигания люминесцентной лампы в работе:

С повышением цен на электроэнергию, приходится задумываться о более экономных светильниках. Одни из таких используют осветительные приборы дневного света. Схема подключения люминесцентных ламп не слишком сложна, так что даже без особых знаний электротехники можно разобраться.

Хорошая освещенность и линейные размеры — преимущества дневного света

Принцип работы люминесцентного светильника

В светильниках дневного света использована способность паров ртути излучать инфракрасные волны под воздействием электричества. В видимый для нашего глаза диапазон, это излучение переводят вещества-люминофоры.

Потому обычная люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу, стенки которой покрыты люминофором. Внутри также находится некоторое количество ртути. Имеются два вольфрамовых электрода, обеспечивающих эмиссию электронов и разогрев (испарение) ртути. Колба заполнена инертным газом, чаще всего — аргоном. Свечение начинается при наличии паров ртути, разогретых до определенной температуры.

Принципиальное устройство люминесцентной лампы дневного света

Но для испарения ртути обычного напряжения сети недостаточно. Для начала работы параллельно с электродами включают пуско-регулирующие устройства (сокращенно ПРА). Их задача — создать кратковременный скачок напряжения, необходимый для начала свечения, а затем ограничивать рабочий ток, не допуская его неконтролируемого возрастания. Эти устройства — ПРА — бывают двух видов — электромагнитные и электронные. Соответственно, схемы отличаются.

Схемы со стартером

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Схема подключения люминесцентных ламп со стартером

Вот как она работает:

• При включении питания, ток протекает через дроссель, попадает на первую вольфрамовую спираль. Далее, через стартер попадает на вторую спираль и уходит через нулевой проводник. При этом вольфрамовые нити понемногу раскаляются, как и контакты стартера.
• Стартер состоит из двух контактов. Один неподвижный, второй подвижный биметаллический. В нормальном состоянии они разомкнуты. При прохождении тока биметаллический контакт разогревается, что приводит к тому, что он изгибается. Согнувшись, он соединяется с неподвижным контактом.
• Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает (в 2-3 раза). Его ограничивает только дроссель.
• За счет резкого скачка очень быстро разогреваются электроды.
• Биметаллическая пластина стартера остывает и разрывает контакт.
• В момент разрыва контакта возникает резкий скачок напряжения на дросселе (самоиндукция). Этого напряжения достаточно для того, чтобы электроны пробили аргоновую среду. Происходит розжиг и постепенно лампа выходит на рабочий режим. Он наступает после того, как испарилась вся ртуть.

Рабочее напряжение в лампе ниже сетевого, на которое рассчитан стартер. Потому после розжига он не срабатывает. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует.

Эта схема называется еще электромагнитный балласт (ЭМБ), а схема работы электромагнитное пускорегулирующее устройство — ЭмПРА . Часто это устройство называют просто дросселем.

Недостатков у этой схемы подключения люминесцентной лампы достаточно:

• пульсирующий свет, который негативно сказывается на глазах и они быстро устают;
• шумы при пуске и работе;
• невозможность запуска при пониженной температуре;
• длительный старт — от момента включения проходит порядка 1-3 секунд.

Две трубки и два дроссели

В светильниках на две лампы дневного света два комплекта подключаются последовательно:

• фазный провод подается на вход дросселя;
• с выхода дросселя идет на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер 1;
• со стартера 1 идет на вторую пару контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N);

Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идет на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.

Схема подключения на две лампы дневного света

Та же схема подключения двухлампового светильника дневного света продемонстрирована в видео. Возможно, так будет проще разобраться с проводами.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя (с двумя стартерами)

Практически самые дорогие в этой схеме — дросселя. Можно сэкономить, и сделать двухламповый светильник с одним дросселем. Как — смотрите в видео.

Электронный балласт

Все недостатки описанной выше схемы стимулировали изыскания. В результате была разработана схема электронного балласта. Она которая подает не сетевую частоту в 50Гц, а высокочастотные колебания (20-60 кГц), тем самым убирая очень неприятное для глаз мигание света.

Один из электронных балластов — ЭПРА

Выглядит электронный балласт как небольшой блок с выведенными клеммами. Внутри находится одна печатная плата, на которой собрана вся схема. Блок имеет небольшие габариты и монтируется в корпусе даже самого небольшого светильника. Параметры подобраны так, что пуск происходит быстро, бесшумно. Для работы больше никаких устройств не надо. Это так называемая безстартерная схема включения.

На каждом устройстве с обратной стороны нанесена схема. По ней сразу понятно, сколько ламп к нему подключается. Информация продублирована и в надписях. Указывается мощность ламп и их количество, а также технические характеристики устройства. Например, блок на фото выше обслуживать может только одну лампу. Схема ее подключения есть справа. Как видите, ничего сложного нет. Берете провода, соединяете проводниками с указанными контактами:

• первый и второй контакты выхода блока подключаете к одной паре контактов лампы:
• третий и четвертый подаете на другую пару;
• ко входу подаете питание.

Все. Лампа работает. Ненамного сложнее схема включения двух люминесцентных ламп к ЭПРА (смотрите схему на фото ниже).

ЭПРА для двух ламп дневного света

Преимущества электронных балластников описаны в видео.

Такое же устройство вмонтировано в цоколь ламп дневного света со стандартными патронами, которые еще называют «экономлампами». Это аналогичный осветительный прибор, только сильно видоизмененный.

Это тоже люминесцентные лампы, только форма другая

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

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

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

сама люминесцентная лампочка

стартер

или дроссель

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

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

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

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

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

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

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

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

Вам понадобится старая сгоревшая энергосберегающая лампочка с обычным цоколем Е27.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• 
• 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Для трубок мощностью 18Вт подойдут следующие компоненты:

диодный мост GBU408

конденсатор 2нФ (до 1кв)

конденсатор 3нФ (до 1кв)

лампочка накаливания 40Вт

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

После чего схемка подключается к лампе дневного света.

Вот еще одна подобная бездроссельная схема.

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

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.