Устройство дросселя для люминесцентных ламп

Стартеры и дроссели для люменесцентных ламп

Назначение стартеров и дросселей

• Стартеры. Как и на автомобиле, на люминесцентной лампе стартер играет роль пускового механизма. Стартер нужен для зажигания лампы. Обычно напряжение зажигания в стартере выше рабочего напряжения в сети. Стартер смыкает и размыкает электрическую цепь во время работы лампы, на короткое время, прогревая рабочий электрод.
• Дроссели. Они играю роль трансформатора и стабилизатора для правильной работы лампы. Дроссель предохраняет лампу от перегрева и перепадов напряжения и берет всю нагрузку на себя.

Устройство стартеров и дросселей и принцип их работы

Стартер состоит из небольшой стеклянной колбы, заполненной газом. Колба размещается внутри металлического или пластикового корпуса. На нижней стороне стартера имеются два электрода, которые непосредственно вступают в контакт с проводами лампы во время работы. Сверху стартера иногда бывает окошко. Стартеры часто выходят из строя, но их очень легко заменить, потому что они съемные.

Дроссель представляет собой катушку в металлической оболочке. По мощности устанавливается такой же, как и сама лампа. Без дросселя лампа не будет работать. Дроссель поджигает находящиеся в лампе пары ртути и ограничивает подачу тока. Дроссель стабилизирует напряжение в сети, если оно выше номинального.

Принцип работы стартера и дросселя заключается в том, что один элемент (стартер) запускает в работу электроды, а дроссель поддерживает эту работу. При включении тока в цепи первым включается стартер. Он прогревает электроды, увеличивается подача тока на прибор, нагревается биметаллическая пластина стартера. После того, как электроды прогрелись, контакт размыкается, и ток передается на дроссель. Некоторое время дроссель накапливает напряжение, газ в колбе пробивается, и лампа загорается.

При работе ток равномерно распределяется между дросселем и лампой, что обеспечивается стабильную работу даже при условии повышенного напряжения. Дроссель не расходует энергию на себя, он всего лишь накапливает ее и преобразовывает.

Без стартера, в основном, невозможно включение лампы, использующей определенные дроссели. Она просто не загорится. Тогда как при дальнейшей работе лампы стартер не нужен. Можно даже вытащить его, если необходимо, и проверить его или заменить во время работы лампы. Но последующее включение потребует наличия стартера. Также возможна работа лампы без стартера, напрямую. В таком случае лампа зажигается путем холодного старта, что значительно снижает срок ее службы. Дроссель обеспечивает работу лампы. Без него лампа работать не будет.

Разновидности стартеров

• Стартеры тлеющего ряда – лампа с биметаллическими электродами. Такие стартеры чаще используются, так как у них упрощенная конструкция и сравнительно небольшое время зажигания.
• Тепловые стартеры – характеризуются увеличенным временем зажигания, за счет чего электроды нагреваются дольше, что положительно сказывается на работе лампы. Однако такие стартеры имеют более сложное строение, дополнительно потребляют энергию на себя, схема их подключения имеет сложное строение.
• Полупроводниковые стартеры. Их работа построена по принципу ключа. После нагревания электродов напряжение размыкается, и в колбе происходит возникновение импульса.

Разновидности дросселей для люминесцентных ламп

• Электромагнитные дроссели – подключаются последовательно с лампой. Для работы электромагнитного дросселя необходим стартер, то есть, холодный запуск уже будет невозможен. У них очень большой недостаток – во время работы лампа мерцает.
• Электронные дроссели – сравнительно недавнее изобретение. Его несравненное преимущество – упрощенная схема подключения, так как для его работы не нужен стартер. Благодаря таким дросселям снижается мерцание лампы, при запуске лампа не пульсирует. Снижается шум при работе лампы.

Какой производитель лучше?

Здесь нельзя дать однозначного ответа. Каждый производитель элементов для работы люминесцентных ламп старается выпускать хорошую продукцию. Поэтому, выбор будет основан на результатах личного опыта или опыта знакомых. Наиболее известные производители дросселей – Chilisin, Luxe, Vossloh schwabe, Navigator, стартеров: пожалуй, наиболее востребованный производитель, — Philips. В основном, дроссели и стартеры идут в комплекте с лампой. Если же потребуется купить запасные элементы, или заменить перегоревшие, можно выбрать что-нибудь из этих производителей.

Сроки службы стартеров и дросселей

Как заявляют производители, стартер должен выдержать не менее 6 тысяч включений лампы. При этом рабочий диапазон должен быть от + 5° С до + 55 ° С. Дроссели при нормальных условиях эксплуатации должны проработать около 3-х лет. Опять же, все зависит от производителя и вероятность попадания брака.

Как выбрать стартер и дроссель

Для начала нужно решить, какой тип запуска у вас будет. Если вы воспользуетесь электронными дросселями, то стартер будет не нужен. При выборе электромагнитных дросселей нужно задуматься о покупке стартера, ведь без него лампа гореть не будет.

• Выбирайте проверенного производителя, не гонитесь за дешевизной.
• Берите сразу с запасом – вдруг попадется бракованная или плохо работающая деталь.
• Если вы ничего не понимаете в электричестве, доверьте это дело профессионалам. Или посоветуйтесь с людьми, которые имели опыт работы с люминесцентными лампами.

Как заменить стартер

Пожалуй, с этой работой легко сможет справиться даже новичок. Иногда случается так, что лампа горит некоторое время и гаснет. Значит, нужно проверить стартер. Чтобы заменить стартер, нужно выключить лампу и снять плафон. Испорченный стартер вытаскивается из лампы поворотом против часовой стрелки. Чтобы подключить новый стартер, достаточно вставить его в пазы и повернуть по часовой стрелке. Вот и все – стартер прочно стоит на своем месте.

Как заменить дроссель

Большинство умельцев предпочитают отремонтировать дроссель, но для этого потребуются технические навыки. Поэтому проще дроссель заменить. Перед заменой дросселя нужно отключить электричество во всем доме, так как простое выключение светильника не избавит от напряжения на лампе. После этого можно демонтировать вышедший из строя дроссель. Снимаем крепеж и отсоединяем провода, по которым ток идет к лампе. Теперь остается подсоединить провода в том порядке, каком они были подсоединены изначально, и поставить дроссель на свое место.

Можно ли обойтись без электромагнитного дросселя для работы люминесцентных ламп?

Потребность люминесцентных ламп в пусковых устройствах обусловлена особенностями конструкции. Лампа представляет собой герметично запаянную трубку, наполненную ртутными парами. Для того чтобы она начала светиться, необходимо получить достаточной силы электрический разряд. Под воздействием ртути разряд начинает излучать ультрафиолет, на который реагирует люминофор, покрывающий внутреннюю поверхность трубки – в итоге получаем свечение в пределах видимого человеческим глазом спектра.

Слабое место такой лампы при всех её остальных достоинствах вроде долгосрочной работы – отрицательное внутреннее сопротивление. Без пускорегулирующего аппарата светиться она не сможет. Для этих целей и служит электромагнитный балласт для люминесцентных ламп.

Принцип работы электромагнитного дросселя для люминесцентных ламп

• в подготовке катодов к эмиссии электронов, то есть, их подогреве;
• в создании напряжения для стартового разряда;
• в ограничении тока, протекающего по устройству, после старта.

Схема дросселя для люминесцентных ламп выглядит следующим образом.

1. После включения лампы ток попадает в стартер, представляющий собой группу из баллона и конденсатора, запаянную в отдельный кожух. Баллон заполнен инертным газом. Внутри него размещены биметаллические контакты. Конденсатор прикреплён к выходам этих контактов. Его основное предназначение – подавление помех.

В точечных светильниках для подвесного потолка используются галогенные, светодиодные или обычные лампы накаливания. От выбранного вида источника света будет зависеть порядок установки светильников в потолок.

В аналогичном порядке, но со своими особенностями, проводят монтаж точечных светильников в гипсокартон.

Недостатки ПРА — анализируем особенности конструкции

У электромагнитных ПРА немало приверженцев. Люминесцентные светильники с этим устройством просты в использовании и стоят недорого. После покупки не требуется никакой дополнительной настройки. Лампа подключается к питанию и начинает работать. А «маленькие недостатки» хозяева ей прощают, так как ценят такие осветительные приборы, прежде всего, за бюджетную цену.

Но, если проанализировать качество работы лампы с дросселем, выясняется – экономия для домашнего бюджета с таким приобретением весьма сомнительная.

Подключают терморегулятор для инфракрасного обогревателя с целью контроля и поддержания в автоматическом режиме установленных пользователем температур. Порядок монтажа зависит от количества обогревательных приборов.

Для защиты постоянно включенного в сеть холодильника применяют стабилизаторы напряжения. О способах подключения другого бытового электроприбора — плиты — можно прочитать тут.

Дроссельный пусковой механизм очень чувствителен к нестабильности сети. Малейшее колебание напряжения тут же сказывается на лампе. Она начинает мерцать, раздражая зрение и потреблять больше электроэнергии. А ещё в этот момент явственно слышится характерное гудение.

При такой работе срок эксплуатации оказывается меньшим, чем был заявлен производителем изначально.

Не меньшее влияние на продолжительность службы оказывают и другие технические особенности конструкции:

• При вспышках перед зажиганием лампы, происходящих из-за несинхронной с частотой сети работы дросселя, его изнашиваемость ускоряется в несколько раз.
• Четверть мощности осветительного прибора расходуется на разогревание электромагнитного балласта для люминесцентных ламп, что помимо потерь электроэнергии повышает опасность возникновения пожара. Ведь греется стартер иногда до 100 и больше градусов.
• Вышедший из строя конденсатор ПРА невозможно определить на глаз. Внешне всё выглядит как прежде, хотя коррекция коэффициента мощности в лампе уже не происходит.

В таком случае потребуются дополнительные знания — как проверить дроссель люминесцентной лампы.

Факт запрета Европейской комиссией двух классов ПРА из четырёх весьма красноречив. Класс D запрещён в 2004, C – в 2006 году. Сейчас на рынке можно встретить только класс B1 и В2. Это классы с пониженными потерями электроэнергии.

Конечно, каждый решает для себя сам, отдать ли предпочтение такой классике, как электромагнитный ПРА, или не пожалеть денег и найти ему альтернативу — электронный балласт для люминесцентной лампы. Без сомнения, в определённых случаях технология, отработанная в течение десятилетий, обеспечивает достаточную надёжность и является заслуженно востребованной.

Видео о том, чем отличается ПРА от ЭПРА

Электронный и электромагнитный дроссель для люминесцентных ламп

Несмотря на повышение спроса на светодиодные источники света, люминесцентные лампы все еще остаются на пике популярности. Во многом это объясняется относительно небольшой стоимостью осветительного устройства и пускорегулирующего аппарата (далее ПРА), необходимого для его работы. Рассмотрим функциональное назначение и принцип работы последних.

Основные функции

Люминесцентные источники света не представляется возможным напрямую включить в электрическую сеть. На это имеются следующие причины:

• чтобы создать стойкий разряд в лампе люминесцентного типа, необходимо предварительно разогреть ее электроды и подать на них стартовый импульс;
• поскольку источники света газоразрядного типа обладают отрицательным дифференциальным сопротивлением, для них характерно после выхода в рабочий режим возрастание силы тока. Его необходимо ограничивать, чтобы не допустить выхода источника света из строя.

Исходя из описанных выше причин, необходимо использовать ПРА.

ПРА электромагнитного типа

Принцип работы

Рассмотрим принцип работы электромагнитного дросселя на примере типичной схемы подключения для ламп газоразрядного типа .

Типичная схема подключения

На схеме обозначены:

• EL – лампа газоразрядного (люминесцентного) типа;
• SF – стартер, он представляет собой устройство состоящее из колбы, наполненной инертным газом, внутри нее находятся контакты из биметалла. Параллельно к колбе установлен конденсатор;
• LL –дроссель (электромагнитный);
• спирали лампы (1 и 2);
• C – конденсатор (компенсирует реактивную мощность), его емкость зависит от мощности лампы, ниже показана таблица соответствия.

Мощность газоразрядного источника (Вт)

Емкость конденсатора (мкФ)

Встречаются устройства, в схемах которых отсутствует компенсирующий конденсатор, это недопустимо, поскольку реактивная нагрузка приводит к следующим негативным последствиям:

• происходит увеличение потребляемой мощности, что приводит к повышенному расходу электроэнергии;
• существенно сокращается ресурс оборудования.

Теперь перейдем непосредственно к принципу работы, приведенной выше типовой схемы. Условно ее можно разделить на следующие этапы:

• при подключении к электросети, через цепь дроссель «LL» – спираль « 1» – стартер «SF» – спираль «2» начинает проходить ток, сила которого от 40 до 50 мА;
• под воздействием этого процесса в колбе стартера ионизируется инертный газ, что приводит к повышению силы тока и разогреву биметаллических контактов;
• нагревшиеся электроды в стартере замыкаются, это вызывает резкое повышение силы тока, примерно до 600 мА. Дальнейший его рост ограничивает индуктивность дросселя;
• за счет увеличившейся силы тока в цепи происходит разогрев спиралей (1 и 2), в результате чего ими излучаются электроны, разогревается газовая смесь, что приводит к разряду ;
• под воздействием разряда возникает ультрафиолетовое излучение, которое попадает на покрытие из люминофора. В результате он светится в видимом спектре;
• когда источник света «зажигается», его сопротивление уменьшается, соответственно, понижается напряжение на дросселе (до 110 В);
• контакты стартера остывают и размыкаются.

Тандемное подключение

Ниже показана схема, где две лампы люминесцентного типа включены последовательно.

Схема тандемного подключения

Принцип работы у представленной схемы не отличается от типового подключения, единственная разница — в параметрах стартеров. При двухламповом подключении применяются стартеры, у которых «пробивное» напряжение 110 В (тип S2), для однолампового – 220 В (тип S10).

Стартеры S10 и S2 на 220 и 110 В соответственно

Особенности дросселей электромагнитного типа

Говоря об особенностях электромагнитных ПРА, необходимо заметить, что единственные преимущества этих устройств – относительно невысокая цена, простая эксплуатация и несложный монтаж. Недостатков у классической схемы подключения значительно больше :

• наличие громоздкого и «шумного» дросселя;
• стартеры, к сожалению, не отличаются надежностью;
• наличие эффекта стробирования (лампа мерцает с частотой 50 Гц) вызывает повышенную утомляемость у человека, что приводит к снижению его работоспособности;
• при вышедших из строя стартерах проявляется фальстарт, то есть лампа, перед тем как «зажечься», несколько раз мигает, это снижает рабочий ресурс источника света;
• примерно около 25% мощности расходуется на электромагнитный балласт, в результате существенно снижается КПД.

Использование электронного ПРА позволяет избавиться от большинства из перечисленных выше недостатков.

Пускорегулирующий аппарат электронного типа (ЭПРА)

Массово ЭПРА появились не так давно, около тридцати лет назад, в настоящее время они практически вытеснили электромагнитные устройства. Этому способствовали многочисленные преимущества перед классической схемой включения, назовем основные из них:

• повышение световой отдачи ламп люминесцентного типа благодаря высокочастотному разряду;
• отсутствие шума, характерного для низкочастотных электромагнитных дросселей;
• снижение эффекта стробирования значительно расширило сферу применения;
• отсутствие фальстарта увеличивает срок эксплуатации люминесцентных источников;
• КПД может достигать 97%;
• по сравнению с ПРА электромагнитного типа, энергопотребление снижено на 30%;
• нет необходимости компенсировать реактивную нагрузку;
• в некоторых моделях электронных устройств предусмотрено управление мощностью источника освещения, это производится регулировкой частоты в преобразователе напряжения.

ЭПЛА внешний вид и внутренне устройство

Стоит также отметить: благодаря отсутствию громоздкого дросселя, стало возможным уменьшить размеры электронного балласта, что позволило разместить его в цоколе. Это существенно расширяет сферу применения, делая возможным использование в осветительных приборах вместо источников, в которых используется нить накала.

ЭПРА, размещенный в цоколе

В качестве примера приведем схему простого электронного балласта, типичную для большинства недорогих устройств.

Схема типичного ЭПРА

• номиналы резисторов: R1 и R2 -15 Ом, R3 и R4 – 2,2 Ом, R5 – 620 кОм, R6 – 1,6 Мом;
• используемые конденсаторы: C1 – 47 нФ 400 В, С2 – 6800 пФ 1200 В, С3 – 2200пФ, С4 – 22 нФ, С5 – 4,7 мкФ 350 В;
• диоды: VD1-VD7 – 1N400;
• транзисторы: Т1 и Т2 – 13003;
• диодный симистор VS – DB3.

Завершая тему ЭПРА, необходимо заметить — их существенным недостатком является относительно высокая стоимость качественных устройств. Что касается недорогих моделей, надежность таковых оставляет желать лучшего.

Подключение без балласта

При необходимости газоразрядные источники света возможно включить в сеть питания без электромагнитного или электронного балласта. Схема такого включения показана ниже.

Бездроссельный способ подключения

Для реализации такого подключения понадобится:

• лампа люминесцентного типа – 40 Вт и накаливания – 60 Вт (последняя будет работать как балластное сопротивление);
• два конденсатора 0,47 мкФ 400 В (играют роль умножителя);
• диодный мост КЦ404А или аналогичный, можно использовать четыре диода, рассчитанных под ток не менее 1 А и обратное импульсное напряжение 600 В.

Данная схема проигрывает по своим параметрам подключению при помощи электромагнитного дросселя и ЭПРА. Она приведена для ознакомления.

Источники: http://www.komfortek.com/e-lektrosnabzhenie/osveshhenie/startery-i-drosseli-dlya-lyumenestsentnyh-lamp.html, http://elektrik24.net/osvetitelnye-pribory/lampy/energosberegayushhie/lyuminescentnye/drossel.html, http://www.asutpp.ru/osveshhenie/drossel-dlya-lyuminescentnyx-lamp.html