Принцип работы и схема подключения люминесцентной лампы

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.

Как это работает?

Рабочий процесс ламп ДРЛ 250, характеристики которых идеальны для использования в промышленных помещениях, сводится к следующим моментам.

После подачи напряжения питания оно минует цоколь и протекает на электроды, а это, в свою очередь, обеспечивает возникновение тлеющего разряда. В итоге в колбе формируются свободные электроны и положительные ионы. Через некоторое время, когда число носителей заряда достигает некоторой критической точки, тлеющий разряд трансформируется в дуговой. Зачастую с момента включения до возникновения стабильного дугового разряда происходит в пределах одной минуты. Стоит заметить, что расстояние между электродами очень мало, потому ионизация газа в этом промежутке протекает достаточно легко.

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.

Проверка и ремонт светильников

В случае, если лампа перегорела, её отремонтировать очень сложно, все же это вполне реально. Для начала нужно выяснить, в чем именно неисправность работы. Для того осуществляется проверка дросселя ламп дневного света. Нужно использовать контрольный светильник накаливания. Подключаете два провода от контактов в цоколь проверочной, и включаете конструкцию в сеть. Если пускатель цел, то контрольная модель начинает греть в полную силу, иногда она немного коротит.

При необходимости также можно осуществить ремонт дросселя лампы, но тогда нужно обращать внимание на мощность прибора дневного света, спектр излучения и размеры проводов (их сечения). Если подсоединить несоответствующие части – то она гореть не будет.

При полной неисправности всегда можно купить новые лампы дневного света, тем более их цена часто довольно доступная. Продажа осуществляется в любых магазинах электрической техники и комплектующих. Особой популярностью пользуются китайские Осрам (Osram) и Филипс (Philips), а также отечественные ЭПРА и ОКПД. При покупке всегда обращайте внимание на технические характеристики выбранных моделей, а также их потребление электроэнергии.

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.

Плюсы и минусы

Энергосберегающие газоразрядные люминесцентные лампы – это модели осветительных приборов для создания дневного света в помещениях, где нет солнечных лучей. Если модели накаливания или диодные не используют для горения специальные соединения газов, то люминесцентные излучают свет благодаря реакции смеси газов, которые находятся в колбе с фитилем.

Ранее считалось, что такие лампы приносят вред зрению, и они редко применялись в бытовых условиях. В большинстве случаев, ими оборудовали производственные помещения (для склада, гаража). Но специальные газовые смеси, в которые входит галофосфат кальция позволяют произвести спокойные желтые лучи, которые отлично воспринимаются глазными кристалликами.

Достоинства ламп дневного света:

1. Флуоресцентные модели могут обеспечить световую отдачу, которая будет гораздо превышать показатель у ламп накаливания;
2. Несмотря на яркое свечение, они экономят электроэнергию;
3. Плафоны часто изготавливаются из прочных материалов, которые являются довольно прочными. Они могут не разбиться даже при падении;
4. Долговечность газоразрядных светильников в разы больше, чем обычных;
5. В данный момент у этих приборов освещения довольно широкая цветовая температура. Если раньше они выпускались исключительно низкой (свет был яркого белого цвета), то сейчас в продаже можно найти желтые и естественные варианты.

Недостатки:

1. Утилизация ламп дневного света может выполняться только специалистами, либо если их сдать в определенные учреждения, т. к. в состав газовой смеси входят опасные для организма компоненты (к примеру, газ фосфор или ртутные соединения). В отличие от их аналогов без газа, их нельзя просто выбросить в мусорное ведро, а для демонтажа нужно вызывать специальных рабочих;
2. Как и некоторые светодиодные светильники, люминесцентная лампа дневного света не включается сразу, она несколько секунд мигает, а после нагрева газоразрядной смеси происходит полное включение;
3. Можно вставлять только в специальные патроны;
4. Любая модель немного гудит, а иногда и моргает во время работы;
5. Не всегда можно осуществить подключение лампы естественного дневного света своими руками, требуется электронная схема. В некоторых случаях нужен довольно серьезный подход, чтобы обеспечить монтаж и работу светильника. В то время как простой экономный светильник можно вкрутить в патрон в течение нескольких минут.

Бывают разные виды осветительных приборов. Их можно классифицировать по мощности, температуре и форме. В частности, сейчас наибольшей популярностью пользуются:

1. Линейные варианты (вытянутая электрическая модель, подойдет для освещения коридоров или официальных кабинетов);
2. Кольцевые (их еще называют круглыми). Идеально подходят для освещения жилых помещений и кухни.

Иногда они распределяются по типу установки. Например, могут быть переносные, подвесные и настенные предложения, которые можно закрепить на любой поверхности. Сейчас в особенности популярная аккумуляторная настольная лампа дневного света, которая позволяет в любом углу комнаты обеспечить естественное мягкое свечение.

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.

Как выбрать мощность энергосберегающей лампы

Такая лампа запускается мгновенно, в отличие от долгого мигания и мерцания обычных моделей LU и LD.

В чем недостатки такой схемы подключения? Во-первых, рабочий ток у энергосберегающих при той же мощности ниже, чем у линейных люминесцентных ламп. Чем это чревато?

И то, что выбрав экономию равную или меньшую мощности LU, ваша карта будет работать с перегрузкой и однажды развалится. Чтобы этого не происходило, мощность экономичных досок в идеале должна быть на 20% больше, чем у люминесцентных ламп.

То есть для модели LDS на 36Вт возьмите одноногую плату от 40Вт и выше. И так далее в зависимости от пропорций.

Если вы преобразуете лампу с одной индуктивностью в две лампы, учитывайте мощность обеих.

А почему еще нужно брать с запасом и не подбирать мощность КЛЛ равной мощности люминесцентных ламп? Дело в том, что в безымянных и недорогих лампах КЛЛ реальная мощность всегда на порядок меньше заявленной.

Поэтому не удивляйтесь, когда, подключив старую советскую лампу ЛБ-40, карту китайской экономки на те же 40Вт, вы получите отрицательный результат. Это не схема, которая не работает: качество товаров Поднебесной не соответствует «советским гостям» из железобетона.

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.

Технические характеристики ламп ДРВ и ДРЛ

На рынке представлены модели различной мощности: 160 Вт, 250, 500, изредка можно найти 700 и 1000 Вт.

Ниже представлены техническое описание на лампы ДРВ 250 (их используют для искусственного освещения теплиц):

• Длина лампы составляет 22,5 см, диаметр — 9,1 см;
• Срок эксплуатации — 3000 часов (в среднем);
• Световой поток — 4700 лм;
• Уровень световой отдачи — 18,8 лм/Вт;
• Напряжение равняется 220 Вт;
• Номинальный уровень мощности — 250 Вт;
• Вставлен цоколь типа Е40.

Вам это будет интересно Особенности филаментных ламп

Другие модели будут иметь иные характеристики.

Достоинства и отрицательные качества

Чем же хороши, а чем плохи лампы ДРЛ 250? Характеристики их разработки обеспечивают им следующие положительные показатели:

• Очень высокая светоотдача в сравнении с другими осветительными приборами.
• Отсутствие зависимости от атмосферных осадков.
• Внушительный срок эксплуатации, который вполне может достигать 20 тысяч часов.
• Спектр излучения очень близок к естественному освещению.
• Небольшие собственные размеры.

Недостатками ламп можно считать:

• Формирование озона в момент работы.
• Достаточно высокая цена (такие лампы в 5 – 7 раз дороже обычной лампы накаливания).
• В некоторых случаях вольфрамовые аналоги будут иметь меньшие габариты, нежели ДРЛ.
• Через несколько месяцев эксплуатации излучаемый спектр света изменяется, так как меняются технические характеристики слоя люминофора.
• Наличие ртути заставляет пользователей утилизировать лампы по специальной схеме, отдельно от других товаров, вещей, продуктов.
• Включение происходит с некоторой задержкой, а для достижения горения на полной мощности требуется несколько минут.
• Свет от таких ламп исходит достаточно низкого качества.
• Очень высокой коэффициент мерцания в процессе работы.
• Лампы подвешивать лучше всего на высоте не менее четырех метров.
• К концу срока эксплуатации значительно уменьшается световой поток прибора.
• Работа лампы возможна исключительно на переменном токе.