Варианты схем подключения люминесцентной лампы с дросселем и стартером

Порядок подключения

Все необходимые коннекторы и провода обычно идут в комплекте с электронным балластом. Со схемой подключения вы можете ознакомиться на представленном изображении. Также подходящие схемы приводятся в инструкциях к балластам и непосредственно осветительным приборам.

В такой схеме лампа включается в 3 основные стадии, а именно:

• электроды прогреваются, благодаря чему обеспечивается более бережный и плавный пуск и сохраняется ресурс прибора;
• происходит создание мощного импульса, требующегося для поджига;
• значение рабочего напряжение стабилизируется, после чего напряжение подается на светильник.

Современные схемы подсоединения ламп исключают необходимость применения стартера. Благодаря этому риск перегорания балласта в случае запуска без установленной лампы исключается.

Принцип действия ЭПРА

Электронные ПРА (ЭПРА) используют потенциал современной силовой электроники и являются более сложными, но и более функциональными схемами. Такие устройства позволяют контролировать три фазы запуска и регулировать световой поток. В результате повышается срок службы лампы. Также, из-за питания лампы током более высокой частоты (20÷100 кГц) отсутствует видимое мерцание. Упрощённая схема одной из популярных топологий ЭПРА приведена на рис. 2.

Рис. 2 Упрощённая принципиальная схема ЭПРА На рис. 2 D1-D4 – выпрямитель сетевого напряжения, С – фильтрующий конденсатор, Т1-Т4 – транзисторный мостовой инвертор с трансформатором Tr. Опционально в ЭПРА могут присутствовать входной фильтр, схема коррекции коэффициента мощности, дополнительные резонансные дроссели и конденсаторы. Полная принципиальная схема одного из типовых современных ЭПРА приведена на рис 3.

Рис. 3 Схема ЭПРА BIGLUZ В схеме (рис. 3) присутствуют основные выше названные элементы: мостовой диодный выпрямитель, фильтрующий конденсатор в звене постоянного тока (С4), инвертор в виде двух транзисторов с обвязкой (Q1, R5, R1) и (Q2, R2, R3), дроссель L1, трансформатор с тремя выводами TR1, схема запуска и резонансный контур лампы. Две обмотки трансформатора служат для включения транзисторов, третья обмотка входит в состав резонансного контура ЛДС.

Как функционирует светодиодная лампа?

Источником свечения в данном случае будет светоизлучающий диод, которые состоит из полупроводника с несколькими выходами – катодом, анодом и оптикой.

Когда электроток проходит по полупроводникам в одном направлении, происходит перераспределение носителей заряда. Этот процесс приводит к излучению фотонов (в результате перехода отрицательно зараженных частиц на следующий уровень).

Светодиодная лампа в качестве подсветки

На стандартных схемах светоизлучающие диоды отмечаются со стрелками, что обозначает наличие оптического излучения. Кроме того, присутствует система остывания (радиатор), которая собирает излишки тепла. Еще есть и плафон, который препятствует потере света.

Производители выпускают большое количество LED-лампочек, которые имеют различную конфигурацию и мощность 220 В. Тем не менее, у этих моделей имеется одно и то же внутреннее устройство.

В этих лампочках за излучение света отвечают диоды, количество и габариты кристаллов которых отличается по степени мощности и особенностям радиатора. За спектр цветов отвечает жидкость, которая имеется внутри кристаллов.

Как устроена светодиодная лампочка

На входе к драйверу находится мостовая схема, которая подсоединяется к ламповому цоколю, соединенному с патроном. Именно благодаря такому устройство происходит выпрямление переменного напряжения, которое затем поступает на плату и к диодам.

С целью рассеивания светового потока и защиты поверхности кристаллов от негативного воздействия окружающей среды, с внешней стороны устанавливается стекло (колба из пластика). Поэтому, по внешнему виду светодиодные лампы мало чем отличаются от других изделий.

Эти лампочки, как и другие, вкручиваются в патрон с помощью цоколя. При этом цоколи у таких изделий тоже имеют стандартные габариты, поэтому их получится использовать в сети без каких-либо изменений электрических проводников.

Светодиодные лампы в «классическом» исполнении, причем показанная справа модель очень достоверно имитирует старую лампу накаливания

Схема, как устройства работают при запуске лампы

Алгоритм зажигания лампочки и роль пускового прибора в ее работе представлены на схеме:

• после подачи электротока на светильник, в работу включается пусковой аппарат, и все напряжение переходит на разогревание его контактов;
• на контактах сила тока 30-50 мА, и возникает эффект тлеющего разряда, разогревающего биметаллические пластины. Под воздействием высокой температуры пластины изгибаются;
• вследствие этого пластины замыкают электроцепь, и по ней идет ток, разогревающий ламповые катоды;
• величину проходящего по цепи электротока ограничивает дроссель, пока электроды в лампочке не разогреются до температуры 800 градусов;
• в результате процесса разогрева повышается электронная эмиссия, способствующая облегчению газового пробоя;
• работа стартера закончилась, и биметаллические катоды остывают и начинают возвращаться на исходную позицию;
• контакты разъединяют электроцепь, и в дросселе происходит ЭДС-самоиндукция с высоким напряжением (1 кВт), возникает электрический импульс, попадающий в колбу с газом;
• разогретые ламповые контакты создают пробой газа, и лампочка начинает светиться.

Работа светильника зависит от правильно подключенных пусковых устройств:

• дроссель с лампой подключаются последовательно;
• стартер со светильником соединяется параллельно;
• также пусковой аппарат параллельно подключается с конденсатором.

Если при эксплуатации светильника с люминесцентной лампочкой возникают неполадки или перебои с включением, необходимо сразу заменить пусковой аппарат. Несвоевременное и неправильное замыкание и размыкание контактов приводит к износу ламповых элементов и окончанию срока службы осветительного прибора.

Стартеры теплового вида имеют следующее отличие от аналогов – это продолжительное время запуска источника дневного освещения. Устройства данного вида при работе потребляют большое количество электроэнергии, что негативно влияет на их экономичность.

Другое название стартеров данного вида – термо-биметаллические, они, как правило, применяются при эксплуатации при низких температурах. Основным отличием от прочих видов является то, что при отсутствии напряжения контакты уже замкнуты, и при подаче напряжения на прибор, возникает более высокий импульс.

Стартеры, использующие в своей работе принцип тлеющего разряда, содержат биметаллические электроды, изготовленные из сплавов с различными коэффициентами термического расширения. Работа приборов данного вида осуществляется следующим образом: при включении светильника в электрическую сеть, напряжение подается на стартер, электроды которого в этот момент разомкнуты.

Под действием поданного напряжения между электродами возникает тлеющий разряд. В цепи проходит небольшой электрический ток и под его действием происходит нагревание биметаллических электродов стартера. Они нагреваются и изгибаются, что обусловлено реакциями, проходящими в биметаллах, под воздействием электрического тока, и именно это и приводит к замыканию цепи.

Размыкание данной цепи приводит к возникновению особого импульса, обладающего повышенным напряжением, который формируется в дросселе и позволяет произвести пробой газа в лампе, и соответственно ее разжигание.

В стартерах, которые имеют контактную систему управления, процессы коммутации оказываются неуправляемыми. В тяжёлых условиях, таких как эксплуатация при пониженных температурах, скорость нагрева биметаллических контактов замедляется, соответственно лампа дневного света зажигается дольше или вообще выходит из строя. Однако, развитие полупроводниковой электроники позволило изготовить стартеры принципиально нового типа.

Полупроводниковые стартеры размещаются в обычном стандартном корпусе с полупроводниковыми компонентами. Они соответствуют всем требованиям предъявляемым к стартерам по мощности и напряжению питания подключаемой лампы. Работа стартеров данного вида, формирование импульса, происходит по принципу ключа – нагрева и размыкания цепи.

Наиболее оптимальными параметрами, данного вида стартеров, обладают приборы со ждущим режимом зажигания, при котором размыкание контактов происходит в необходимой фазе напряжения и достаточной температуре нагрева электродов.

В стартерах, которые имеют контактную систему управления, процессы коммутации оказываются не управляемыми

Как подключить лампу

Люминесцентную лампу можно подключить несколькими способами. Выбор зависит от условий эксплуатации и предпочтений пользователя.

Подключение с использованием электромагнитного балласта

Распространен метод подключения с использованием стартера и ЭмПРА. Питание в сети запускает стартер, который замыкает биметаллические электроды.

Ограничение тока в схеме осуществляется за счет внутреннего дроссельного сопротивления. Рабочий ток можно увеличить практически в три раза. Стремительный нагрев электродов и появление процесса самоиндукции вызывают зажигание.

Подключение при помощи ЭмПРА.

Сравнивая метод с другими схемами подключения ламп дневного света, можно сформулировать недостатки:

• значительный расход электроэнергии;
• длительный запуск, который может занимать 3 с;
• схема не способна функционировать в условиях пониженных температур;
• нежелательное стробоскопическое мигание, негативно влияющее на зрение;
• дроссельные пластинки по мере износа могут издавать гудение.

Схема включает один дроссель на две лампочки, для одноламповой системы метод не подойдет.

Две трубки и два дросселя

В данном случае реализуется последовательное подключение нагрузок с подачей фазы на вход сопротивления.

Выход через фазу соединяется с контактом осветительного прибора. Второй контакт направляется на нужный вход стартера.

Схема с двумя трубками и двумя дросселями.

От стартера контакт идет к лампе, а свободный полюс — к нулю схемы. Так же подключается второй светильник. Подсоединяется дроссель, после чего монтируется колба.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя

Для подсоединения двух осветительных приборов от одного стабилизатора потребуется два стартера. Схема экономная, поскольку дроссель это наиболее дорогой компонент системы. Схема показана на рисунке ниже.

Схема подключения двух светильников от одного дросселя.

Электронный балласт

Электронный балласт представляет собой современный аналог традиционного электромагнитного стабилизатора. Он значительно улучшает пуск схемы и делает использование осветительного прибора более комфортным.

Такие аппараты не гудят во время работы и потребляют значительно меньше электроэнергии. Мерцаний не появляется даже при низких частотах напряжения.

Подключение с помощью электронного балласта.

Обмотки трансформатора в данном случае включаются противофазно, а генератор нагружается высокочастотным напряжением. При подаче резонансного напряжения внутри колбы происходит пробой газовой среды, который порождает необходимое свечение.

Сразу после розжига сопротивление и подаваемое на нагрузку напряжение падают. Запуск при помощи схемы обычно занимает не более секунды. Причем можно легко использовать источники освещения без стартера.

Использование умножителей напряжения

Использование умножителей напряжения.

Метод помогает использовать люминесцентную лампу без электромагнитной балансировки. В ряде случаев он наиболее эффективен и продлевает срок службы аппарата. Даже перегоревшие приборы способны проработать некоторое время при мощностях, не превышающих 40 Вт.

Схема выпрямления дает значительное ускорение и возможность увеличить напряжение в два раза. Для  его стабилизации используются конденсаторы.

Тематическое видео: Подробно про умножитель напряжения

Важно помнить, что люминесцентные лампочки не предназначены для работы с постоянным током. С течением времени ртуть скапливается в определенном участке, что снижает яркость

Для восстановления показателя необходимо периодически менять полярность, переворачивая колбу. Можно установить переключатель, чтобы не разбирать прибор.

Подключение без стартера

Схема подключения без стартера.

Стартер увеличивает время разогрева прибора. Однако он недолговечен, поэтому пользователи задумываются о подключении освещения без него через вторичные трансформаторные обмотки.

В продаже можно найти аппараты с маркировкой RS, которая говорит о возможности подключения без стартера. Установка такого элемента в осветительный прибор помогает значительно сократить время зажигания.

Выбор стартера: на что обращать внимание

Самые распространенные критерии, основываясь на которых потребители покупают элементы освещения для своего дома, — это производитель и цена

Такие параметры важны, но далеко не всегда можно выбрать подходящее конструктивное решение устройства, руководствуясь лишь этими моментами При покупке пускового элемента стоит обратить внимание на:

1. Номинальное напряжение. Для подключенной двухламповой системы подойдет устройство пуска, рассчитанное на 127 В. Если система подключения одноламповая, применим стартер на 220 В. В маркировке это указано.
2. Мощность. В зависимости от уровня мощности ламп принято различать и пусковые устройства, которые также обладают разными мощностными показателями.
3. Качественный корпус. Основной параметр — огнеустойчивость. Так как в конструкции элемента не исключен вариант возгорания за счет электродуги, перегрева.
4. Срок эксплуатации. Этот параметр по-разному оценивается у разных производителей. К примеру, срок службы стартеров фирмы Филипс, при нормальных условиях эксплуатации, обозначенных на упаковке, подразумевает возможное количество включений лампы, превышающее 6 000 раз.
5. Продолжительность замкнутого состояния электродов или время катодного подогрева. Разброс в значениях этой характеристики у разных производителей — значителен.
6. Тип конденсатора.

Стоит помнить! Маркировка отечественных производителей отличается от заграничных.

Основа маркировки по ГОСТу:

1. Буква «С» — стартер.
2. Цифры перед «С» — это мощность источника света (60 Вт; 90 Вт или 120 Вт).
3. Цифры после — это напряжение (127 В или 220 В).

Заграничная маркировка:

1. Под лампы мощностью от 4 Вт до 80 Вт и с показателем напряжения в 220 В стартеры обозначаются: S10; FS-U; ST 111.
2. Для лампочек мощностью не больше 22 Вт и напряжением 127 В пускатели маркированы: S2; FS-2; ST 151.

Обратите внимание! Маркировки по ГОСТу таких деталей для ЛДС приводятся на корпусе пускателя. Производителей подобных элементов стартерной системы зажигания ламп достаточно много. Основной момент, на который покупатель должен обратить внимание при выборе модели, – соответствие всех технических характеристик прописанным профильным параметрам ГОСТа

Основной момент, на который покупатель должен обратить внимание при выборе модели, – соответствие всех технических характеристик прописанным профильным параметрам ГОСТа

Производителей подобных элементов стартерной системы зажигания ламп достаточно много

Основной момент, на который покупатель должен обратить внимание при выборе модели, – соответствие всех технических характеристик прописанным профильным параметрам ГОСТа

Основные неполадки и способы ремонта

Нет зажигания лампы

Убедитесь, что настенный выключатель в порядке. Выключите переключатель, выньте трубки и вновь вставьте, чтобы убедиться, что они полностью зафиксированы. Если лампа действует прерывисто, это обычно указывает на перегрев балласта.

Проблемы с изоляцией

Возникают, если температура превышает 90С. Изоляция должны быть такой, чтобы обеспечивалась хорошая циркуляция воздуха. Для этого между всеми компонентами светильника и смежными элементами помещения должен быть зазор не менее 7…8 мм.

Концы чернеют

Конец трубки становится черным, если у светильника слишком быстрый цикл переключения или, если неисправен катод. Поэтому лучше оставлять лампы включенными, а не быстро их выключать и снова включать. Каждое переключение вызывает постепенную эрозию электронно-эмиссионных материалов, покрывающих электроды.

Для чего нужен балласт?

Ток в газовом разряде растет лавинообразно, что приводит к резкому падению сопротивления. Для того чтобы электроды люминесцентной лампы не вышли из строя от перегрева, последовательно включается дополнительная нагрузка, ограничивающая величину тока, так называемый балластник. Иногда для его обозначения употребляют термин дроссель.

Используются два вида балластников: электромагнитный и электронный. Электромагнитный балласт имеет классическую, трансформаторную комплектацию: медный провод, металлические пластины. В электронных балластниках (electronic ballast) применяются электронные компоненты: диоды, динисторы, транзисторы, микросхемы.

Лампы накаливания

Для первоначального поджига (пуска) разряда в лампе в электромагнитных устройствах дополнительно используется пусковое устройство – стартер. В электронном варианте балластника эта функция реализована в рамках единой электрической схемы. Устройство получается легким, компактным и объединяется единым термином – электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Массовое применение ЭПРА для люминесцентных ламп обусловлено следующими достоинствами:

• эти аппараты компактны, имеют небольшой вес;
• лампы включаются быстро, но при этом плавно;
• отсутствие мерцания и шума от вибрации, поскольку ЭПРА работает на высокой частоте (десятки кГц) в отличие от электромагнитных, работающих от сетевого напряжения с частотой 50 Гц;
• снижением тепловых потерь;
• электронный балласт для люминесцентных ламп имеет значение коэффициента мощности до 0,95;
• наличие нескольких, проверенных видов защиты, которые повышают безопасность использования и продлевают срок службы.

Классическое подключение через электромагнитный балласт

Особенности схемы

В соответствии с этой схемой в цепь включается дроссель. Также в составе схемы обязательно присутствует стартер.

Дроссель для люминесцентных лампСтартер для люминесцентных ламп — Philips Ecoclick StartersS10 220-240V 4-65W

Последний представляет собой маломощный неоновый источник света. Устройство оснащено биметаллическими контактами и питается от электросети с переменными значениями тока. Дроссель, стартерные контакты и электродные нити подключаются последовательно.

Вместо стартера в схему может включаться обыкновенная кнопка от электрозвонка. В данном случае напряжение будет подаваться путем удерживания кнопки звонка в нажатом положении. Кнопку нужно отпустить после зажигания светильника.

Подключение лампы с электромагнитным балластом

Порядок действия схемы с балластом электромагнитного типа выглядит следующим образом:

• после включения в сеть, дроссель начинает накапливать электромагнитную энергию;
• через стартерные контакты обеспечивается поступление электричества;
• ток устремляется по вольфрамовым нитям нагрева электродов;
• электроды и стартер нагреваются;
• происходит размыкание контактов стартера;
• аккумулированная дросселем энергия высвобождается;
• величина напряжения на электродах меняется;
• люминесцентная лампа дает свет.

В целях повышения показателя полезного действия и уменьшения помех, возникающих в процессе включения лампы, схема комплектуется двумя конденсаторами. Один из них (меньший) размещается внутри стартера. Его главная функция заключается в погашении искр и улучшении неонового импульса.

Схема подключения одной люминесцентной лампы через стартер

Среди ключевых преимуществ схемы с балластом электромагнитного типа можно выделить:

• надежность, проверенную временем;
• простоту;
• доступную стоимость.
• Недостатков, как показывает практика, больше, чем преимуществ. Среди их числа нужно выделить:
• внушительный вес осветительного прибора;
• продолжительное время включения светильника (в среднем до 3 секунд);
• низкую эффективность системы при эксплуатации на холоде;
• сравнительно высокое потребление энергии;
• шумную работу дросселя;
• мерцание, негативно воздействующее на зрение.

Порядок подключения

Подсоединение лампы по рассмотренной схеме выполняется с задействованием стартеров. Далее будет рассмотрен пример установки одного светильника с включением в схему стартера модели S10. Это современное устройство имеет невозгораемый корпус и высококачественную конструкцию, что делает его лучшим в своей нише.

Главные задачи стартера сводятся к:

• обеспечению включения лампы;
• пробою газового промежутка. Для этого цепь разрывается после довольно длительного нагрева электродов лампы, что приводит к выбросу мощного импульса и непосредственно пробою.

Дроссель используется для выполнения таких задач:

• ограничения величины тока в момент замыкания электродов;
• генерации напряжения, достаточного для пробоя газов;
• поддержания горения разряда на постоянном стабильном уровне.

В рассматриваемом примере подключается лампа на 40 Вт. При этом дроссель должен иметь аналогичную мощность. Мощность же используемого стартера равна 4-65 Вт.

Подключаем в соответствии с представленной схемой. Для этого делаем следующее.

Первый шаг

Параллельно подключаем стартер к штыревым боковым контактам на выходе люминесцентного светильника. Эти контакты представляют собой выводы нитей накаливания герметичной колбы.

Третий шаг

К питающим контактам подключаем конденсатор, опять-таки, параллельно. Благодаря конденсатору будет компенсироваться реактивная мощность и уменьшаться помехи в сети.

Преимущества и недостатки

Главным плюсом люминесцентных устройств будет высокая светоотдача и отличный уровень КПД. Они дают помещению хорошую яркость, которая не портит глаза, и исправно работают спустя долгие часы.

Различные цветовые температуры, похожие по оттенку на дневной свет, помогают выбрать необходимый светильник под разнообразные задачи и для помещений любого предназначения.

Свет от таких ламп будет рассеянным. Мягкое, приятное для глаз сияние испускается не только от нити из вольфрама, но и от всего сосуда лампочки сразу.

Это позволяет применять люминесцентное освещение не только для подсветки, но и для зонирования помещения.

Срок службы люминесцентных устройств будет в диапазоне от 10000 до 20 000 часов либо до 4 лет.

Освещение для растений

Главным большим недостатком лампочек будет высокая чувствительность к температурным скачкам. Уже при температуре −15 градусов изделие будет плохо работать. При высокой жаре лампочки перестают включаться и могут сильно перегреться.

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: