Для чего нужны дроссели (пра) для люминесцетных ламп

Маркировка и технические характеристики

Напряжение в сети питания переменного тока в разных странах различается. К примеру, в странах бывшего СССР принято значение 220 Вольт, в США, Японии и других странах – 110 Вольт.

У нас наиболее востребованы осветительные приборы с цоколями Е14, Е27, Е40. Обычно маркировка осуществляется в формате Ехх. Буква «Е» — общепринятая, от фамилии изобретателя Эдисона (Edison). А хх – это цифры, означающие диаметр в мм.

Е14 – самый маленький из упомянутых. Обычно для небольших лампочек в виде свечи. Может применяться для подсветки и маленьких светильников.

Е27 – основной для нашей страны. Сейчас он применяется и для ламп накаливания, энергосберегающих и светодиодных.

Е40 – в быту практически не встречаются и предназначены для мощных осветителей. В основном он принят на производственных предприятиях, где света должно быть много. Или, например, уличное освещение.

Есть еще и Е10, но он применяется для низковольтных ламп накаливания, например может применяться в елочных гирляндах. Лампы с таким цоколем не применяются для освещения, только для декоративных целей.

На лампах со штыревым цоколем маркировка в обязательном порядке содержит латинскую букву G. После идут цифры, которые означают дистанцию между центрами штырьков в миллиметрах. Перед цифрами может дополнительно размещаться одна из букв U, X, Y, Z.

Существует российская и международная маркировка осветительных приборов.

Западная маркировка

Код	Определение	Особенности	Область применения
530	Warm white	Посредственная цветопередача (Ra) Теплый цвет как у лампы накаливания. Желто-коричневый оттенок .	Редкие представители. Гаражи, кладовые
640 740	Cool white	Нейтральный белый свет. Средняя цветопередача.	Широко распространены в больницах, школах, магазинах
765	Daylight	Свет холодный белый (голубоватый),хорошая цветопередача	Помещения требующие концентрации без искажения предметов. Офисы, галереи, дизайнерские бюро
827	Warm white	Схож с 530, только имеет хорошую цветопередачу	Жилые помещения
830	Warm white	Чуть светлее чем 827 модель, так же имеет хорошую цветопередачу	Жилые помещения, библиотеки
840	Cool white	Нейтральный белый свет. Хорошая цветопередача.	Общественные помещения Торговые, спортивные залы, больницы. Уличное освещение
865	Daylight	Свет холодный белый (голубоватый), хорошая цветопередача	Офисы, галереи, дизайнерские бюро. Уличное освещение
880	Daylight	Холодный белый свет. Отчетливо выделяется голубизна. Хорошая цветопередача	Специальное освещение, применяется в определенных условиях требующих искажения предметов в холодный голубой
930	Warm white	Теплый цвет как у лампы накаливания. Отличный показатель индекса цветопередачи	Жилые помещения, библиотеки
940	Cool white	Нейтраль Отличный показатель индекса цветопередачи ный белый свет.	Широко распространены в больницах, школах, магазинах
954 965	Daylight	Холодный белый свет (нейтральный), наилучшая цветопередача	Офисы, галереи, дизайнерские бюро, выставки, освещение аквариумов

Цоколь G13

Последние три цифры маркировки характеризуют световой поток, который дает конкретный осветитель: на картинке 8 – это цветопередача, 40 (две последние) – это цветовая температура. В данном случае индекс цветопередачи равен 80Ra, а цветовая температура 4000 К. Здесь значение 840 можно трактовать как лампа белого света для рабочих поверхностей с очень хорошей цветопередачей и светотдачей. Такие применяются в жилых помещениях и для работы. Цветовую температуру лучше выбирать не менее 4000 К. Обычный дневной свет имеет этот показатель в диапазоне от 5000 К до 6500 К. При цветовой температуре в 2700 К предметы, на которые падает свет, визуально могут иметь коричневый оттенок. Чем больше первая цифра, тем лучше и комфортнее глазу.

Российская маркировка представлена в рисунке ниже.

Российская маркировка

Принцип работы люминесцентной лампы. Устройство светильника

Представим, что кто-то из нас работает по вызовам и в своей практике мы сталкиваемся с различными просьбами граждан:

• установили и подключили люминесцентный светильник, — светильник не работает;
• заменили люминесцентные лампы в светильнике, — светильник не работает;
• заменили стартер с дросселем в светильнике, — светильник опять не работает

и так далее. На выполняемую работу можно потратить целый день и не найти причину неисправности, а можно потратить около тридцати минут, установить причину неисправности и устранить ее. То-есть, здесь все зависит от нашего опыта работы и элементарных знаний по электротехнике .

Полагаю, что работа электрика должна заключаться не только в следующем:

• как правильно соединить провода в распределительной коробке;
• как починить электрический патрон в люстре;
• как установить и подключить выключатель к люстре;
• как подключить трехфазный двигатель к распределительной панели ВРУ

и далее. По этой специализации должны охватываться более обширные знания, в этой теме я хочу поделиться с Вами небольшой такой информацией.

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.

Подключение ламп, переделка светильников

В качестве «пациента» для трансплантации был выбран накладной светильник типа ЛПО 2х36 с ЭмПРА.

Провели измерения тока потребления при использовании стандартных люминесцентных ламп: 0,680 А при двух включенных лампах и 0,342 А – при одной, а также измерения уровня освещенности на рабочем месте.

Эксперимент с подключением светодиодных ламп для ЭмПРА

Далее мы демонтировали люминесцентные лампы и стартеры и установили на их место светодиодные. Провели измерения тока потребления – 0,154 А (при двух подключенных лампах), а также замеры освещенности как без отражателя, так и при его наличии.

Эксперимент с подключением светодиодных ламп прямого включения

Разобрав светильник мы переделали схему включения, исключив ЭмПРА и подав 220 В непосредственно на лампы, собрали светильник и произвели измерения тока потребления – 0,139 А, а также уровня освещенности на рабочей поверхности.

Кратко об особенностях работы ламп

Строение люминесцентной лампы

Каждый из таких приборов является герметичной колбой, наполненной специальной смесью газов. При этом смесь рассчитана таким образом, чтобы на ионизацию газов уходило гораздо меньшее по сравнению с обыкновенными лампами накаливания количество энергии, что позволяет заметно экономить на освещении.

Чтобы люминесцентная лампа постоянно давала свет, в ней должен поддерживаться тлеющий разряд. Для обеспечения такового осуществляется подача требуемого напряжения на электроды лампочки. Главная проблема заключается в том, что разряд может появиться только при подаче напряжения, существенно превышающего рабочее. Однако и эту проблему производители ламп с успехом решили.

Люминесцентные лампы

Электроды установлены по обеим сторонам люминесцентной лампы. Они принимают напряжение, благодаря которому и поддерживается разряд. У каждого электрода есть по два контакта. С ними соединяется источник тока, благодаря чему обеспечивается прогревание окружающего электроды пространства.

Таким образом, люминесцентная лампа зажигается после прогрева ее электродов. Для этого они подвергаются воздействию высоковольтного импульса, и лишь затем в действие вступает рабочее напряжение, величина которого должна быть достаточной для поддержания разряда.

Сравнение ламп

Световой поток, лм	Светодиодная лампа, Вт	Контактная люминисцентная лампа, Вт	Лампа накаливания, Вт
50	1	4	20
100		5	25
100-200		6/7	30/35
300	4	8/9	40
400		10	50
500	6	11	60
600	7/8	14	65

Под воздействием разряда газ в колбе начинает излучать ультрафиолетовый свет, невосприимчивый человеческим глазом. Чтобы свет стал видимым человеку, внутренняя поверхность колбы покрывается люминофором. Это вещество обеспечивает смещение частотного диапазона света в видимый спектр. Путем изменения состава люминофора, меняется и гамма цветовых температур, благодаря чему обеспечивается широкий ассортимент люминесцентных ламп.

Как подключить люминесцентную лампу

Лампы люминесцентного типа, в отличие от простых ламп накаливания, не могут просто включаться в электрическую сеть. Для появления дуги, как отмечалось, должны прогреться электроды и появиться импульсное напряжение. Эти условия обеспечиваются при помощи специальных балластов. Наибольшее распространение получили балласты электромагнитного и электронного типа.

Кратко об устройстве и принципах работы люминесцентных ламп

Люминесцентные приборы освещения относятся к типу газоразрядных, заполняются инертным газов и ртутью. Колба всегда выполняется в виде цилиндра с диаметром 12-36 см. Цилиндр не всегда прямой (может иметь различную форму), но всегда имеет на концах стеклянные ножки с электродами, изготовленными из вольфрама. К электродам припаиваются штырьки цоколя.

Воздух из колб выкачивается и заменяется инертным газом и небольшой каплей ртути (до 30-и мг). Иногда вместо ртути используется его смесь с другими металлами (индием, висмутом). На электроды наносится активирующее вещество (оксид тория, кальция, стронция, бария).

При разряде создается фиолетовое излучение, обладающее большим объемом энергии. Оно превращается в видимое люминофорами. Ими покрываются внутренние поверхности трубок. Большинство производителей использует галофосфат кальция, в который добавлен марганец и сурьма. В процессе воздействия ультрафиолета получается белый свет различных оттенков.

Эффективность разряда зависит от температуры в колбе. Именно от ее уровня зависит диаметр и длина лампы. Это значит, что мощность прямо пропорциональна размерам колбы. Производители постоянно ищут способы уменьшения габаритов. Если просто сократить длину, температура прибора освещения будет слишком высокая, давление увеличится, световая отдача снизится.

Проблему решило появление люминофоров, выдерживающих повышенные электрические нагрузки. Диаметр трубок уменьшился до 12 мм, что дало возможность их многократно изгибать. Были разработаны компактные модели, по принципу работы не отличающиеся от габаритных линейных.

Как работает экономка

Внешний облик ламп дневного света может быть различным. Несмотря на это они имеют одинаковый принцип работы, который реализуется благодаря следующим элементам, которые обычно содержит схема прибора:

• электродов;
• люминофор – специальное люминесцентное покрытие;
• стеклянная колба с инертным газом и парами ртути внутри.

Строение люминесцентной лампочки

Такая лампа дневного света представляет собой газоразрядное устройство с герметичной стеклянной колбой. Газовая смесь внутри колбы подобрана таким образом, чтобы снижать затраты энергии, необходимые на поддержку процесса ионизации.

Для этого на электроды люминесцентной лампы подается на электроды напряжение конкретной величины. Они расположены в противоположных сторонах стеклянной колбы. Каждый электрод имеет два контакта, которые соединяются с источником тока. Таким образом происходит обогрев пространства вблизи электродов. Фактическая схема подключения данного источника света состоит из серии последовательных действий:

• нагрев электродов;
• далее на них осуществляется подача высоковольтного импульса;
• в электроцепи поддерживается оптимальное напряжение для создания тлеющего разряда.

В результате этого в колбе образуется ультрафиолетовое невидимое свечение, которое, проходя через люминофор, становится видимым для человеческого глаза. Чтобы поддерживать напряжение для создания тлеющего разряда, схема работы люминесцентных ламп предполагает подключение следующих приспособлений:

дросселя. Он выступает в роли балласта и предназначен для ограничения силы тока, текущего по прибору, до оптимального уровня;

Дроссель для люминесцентных лампочек

стартера. Он предназначен для защиты лампы дневного света от перегрева. При этом он регулирует накал электродов.

Очень часто причиной поломки экономок является выход из строя электронной начинки балласта или перегорания стартера. Чтобы этого избежать, можно не использовать в подключении перегорающие детали.

Стандартная схема соединения

Стандартная схема, применяемая для подключения люминесцентных ламп, может быть видоизменена (идти без дросселя). Это позволит минимизировать рис выхода из строя осветительного прибора.

Вариант включения без балласта

Как мы выяснили, балласт в устройстве лампы дневного света играет важную роль. При этом на сегодняшний день существует схема, при которой можно избежать включение данного элемента, который очень часто выходит из строя. Можно избежать включения, как балласта, так и стартера.

Как видим, данная схема не содержит нить накала. При этом питание ламп/трубки здесь будет осуществляться через диодный мост, который и будет создавать повышенное постоянное напряжение. Но в такой ситуации необходимо помнить о том, что при данном способе питания осветительное изделие может потемнеть с одной стороны. В реализации приведенная выше схема достаточно проста. Ее можно реализовать при помощи старых компонентов. Для такого типа подключения можно использовать следующие элементы:

• трубка/источник света мощностью 18 Вт;
• сборка GBU 408. Она будет выступать в роли диодного моста;

конденсаторы с рабочим напряжением не превышающего 1000 В, имеющие емкость 2 и 3 нФ.

Необходимо помнить о том, что подбор диодов для диодного моста, а также конденсаторов необходимо осуществляться с запасом по напряжении. Осветительный прибор, собранный таким образом будет давать свечение немного меньшее по яркости, чем при использовании стандартного варианта подключения с использованием дросселя и стартера.

ЭПРА

Теперь поговорим об электронных пускорегулирующих устройствах — ЭПРА. Задачи у этого устройства те же – пуск ЛЛ и ограничение через нее тока. И хотя задачи те же, выполняются они совершенно по-другому – при помощи электроники. Еще одно существенное отличие ЭПРА от ЭмПРА – первому не нужны дополнительные элементы – стартер и компенсационный стабилизатор.

Конструктивно электронный пускорегулирующий аппарат представляет собой моноблок, в котором размещена электронная схема, создающая высоковольтный разряд в момент пуска лампы и поддерживающая необходимый ток во время ее работы.

Электронное пускорегулирующее устройство и его «внутренности»

Как и электромагнитный собрат, электронный должен иметь ту же мощность, что и применяемые лампы. Отличие же в том, что если электромагнитный балласт рассчитан на работу с одной лампой (или с двумя 110-ти вольтовыми), то электронный в зависимости от конструкции и назначения может «в одиночку» поддерживать работу одной, двух и даже четырех ламп с рабочим напряжением 220 В.

К этому ЭПРА можно подключить четыре люминесцентных лампы с рабочим напряжением 220 В

Еще одно существенное отличие электронного балласта от электромагнитного – в процессе работы прибор преобразует сетевое напряжение частотой 50 Гц в напряжение частотой в несколько десятков килогерц. Что это дает? Люминофор ЛЛ имеет очень малую инерционность, а потому питаясь сетевым напряжением через ЭмПРА, лампа мерцает с частотой 100 Гц.

Из-за инерционности нашего глаза мы этого почти не замечаем, но, по сути, такая лампа представляет собой стогерцовый стробоскоп, в свете которого быстро движущиеся части машин могут казаться неподвижными, что очень опасно. Используя лампы на производстве, с этим недостатком борются, причем весьма успешно — запитывают рядом расположенные светильники от разных фаз или сдвигают на одном из светильников фазу фазосдвигающими конденсаторами, заставляя мигать светильники «вразнобой».

Но, во-первых, – это дает лишь частичный эффект, а, во-вторых, все это требует дополнительных затрат. ЭПРА же, питая лампы напряжением с частотами в десятки килогерц, не допускает даже малейшего мерцания лампы, поскольку инерционность у люминофора хоть и мала, но она есть.

Что касается коэффициента мощности, который у ЭмПРА без компенсационного конденсатора едва дотягивает до 0.4 – 0.5, то электроника вообще не нуждается в таких компенсаторах – она является очень слабой реактивной нагрузкой.

Схему подключения мы рассматривать не будем — она зависит от типа и назначения ЭПРА и, как правило, наносится на корпус устройства вместе с характеристиками ламп, для которых ЭПРА предназначен.

Схема подключения ламп наносится на корпус устройства

Возвращаясь к компактным люминесцентным лампам (КЛЛ) стоит отметить, что в них используются как раз ЭПРА, встроенные в цоколь.

Конструкция КЛЛ

Назначение

По большей части, эти элементы выполняют функции трансформаторов или стабилизаторов в стартерной схеме подключения ламп дневного света.

Назначение у балласта при этом следующее:

1. Обеспечение безопасности источников света, которое заключается в защите от температурных перепадов и скачков напряжения, которые они берут на себя.
2. Подогрев катодов, что постепенно подготавливает их к эмиссии электронов, без этого невозможно само включение ламп.
3. Обеспечение необходимого уровня напряжения, которое потребуется для создания стартового заряда. Этот процесс происходит благодаря возможности самоиндукции, которая появляется после размыкания электродов стартера.
4. Ограничение количества электрического тока, который начинает проходить через устройство уже после запуска и замыкания электродов стартера.
5. Стабилизация процессов, связанных с разрядной дугой во время горения лампы.

Заключение

К сожалению, даже подключенные к современной электронной пускорегулирующей аппаратуре (ЭПРА) люминесцентные лампы перегорают. Такое случается с большими светильниками, и с компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), более известными как экономлампы. И если сгоревшую электронику починить можно, то лампу с перегоревшей нитью попросту выбрасывают.

Понятно, что если у лампы, подключенной до дросселя со стартером или к ЭПРА, перегорит одна из нитей накала, то светильник уже не включится. Кроме того, старая «брежневская» схема подключения имеет ещё несколько недостатков: затяжной запуск стартером, сопровождающийся раздражающими миганиями; мерцание лампы с удвоенной частотой сети.

Однако выход прост — запитать люминесцентную лампу не переменным, а постоянным током, и чтобы не использовать капризные стартеры, нужно приложить при запуске повышенное напряжение сети. Таким образом, мало того, что источник света перестанет мерцать, но и после подключения по новой схеме даже перегоревшая люминесцентная лампа проработает ещё не один год.

Для запуска с умноженным напряжением сети не понадобится нагревать спирали — электроны для начальной ионизации будут вырваны уже при комнатной температуре, даже из перегоревших спиралей. Так как не нужен нагрев до температуры 800–900 градусов для тлеющего стартового разряда, то резко продлевается срок службы любой люминесцентной лампы, и с целыми спиралями. После запуска, кусочки нитей становятся теплыми за счет стабильного потока электронов. Простейшая схема, имеющая эти преимущества, следующая:

На рисунке показана схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения, здесь лампа загорается мгновенно

При подключении по такой схеме нужно соединить вместе оба внешних вывода каждой нити накала лампы — без разницы, перегоревшие они, или целые.

Конденсаторы С1, С4 нужны неполярные с рабочим напряжением более чем в 2 раза больше сетевого (например, МБМ не ниже 600 вольт). В этом и есть главный минус схемы — в ней применяются два конденсатора большой емкости, на высокое напряжение. Такие конденсаторы имеют значительные габариты.

Конденсаторы С2, С3 тоже нужны неполярные и желательно, чтобы они были слюдяными на напряжение 1000 В. На диодах Д1, Д4 и конденсаторах С2, С3 напряжение подскакивает до 900 В, чем обеспечивается надежное зажигание холодной лампы. Также эти две емкости способствуют подавлению радиопомех. Светильник можно зажечь и без этих конденсаторов и диодов, но с ними включение становится более безотказным.

Резистор нужно намотать самостоятельно из нихромовой или манганиновой проволоки. Рассеиваемая на нем мощность значительна, так как светящаяся люминесцентная лампа не имеет своего внутреннего сопротивления.

Подробные номиналы элементов схемы в зависимости от мощности светильника приведены в таблице:

Диоды можно использовать необязательно указанные в таблице, а аналогичные современные, главное, чтоб они подходили по мощности.

Чтобы зажечь неподдающуюся лампу на один из концов наматывают колечко из фольги и соединяют его проводком со спиралью на противоположной стороне. Такой ободок шириною в 50 мм вырезается из тонкой фольги и приклеивается к колбе лампы.

Следует заметить, что люминесцентная лампа вовсе не предназначена для работы на постоянном токе. При таком питании световой поток от неё со временем ослабевает из-за того, что пары ртути внутри трубки постепенно собираются возле одного из электродов. Хотя, восстановить яркость свечения достаточно легко, нужно лишь перевернуть лампу, поменяв местами плюс с минусом на её концах. А чтобы вовсе не разбирать светильник, имеет смысл заранее установить в нем переключатель.

В цоколе маленькой КЛЛ уместить такую схему, разумеется, не получиться. Но и зачем это нужно! Можно же всю схему пуска собрать в отдельной коробке и через длинные провода подсоединить к светильнику

Важно из энергосберегающей лампы вытянуть всю электронику, а также соединить два вывода каждой её нити накоротко. Главное, не забыть, и не всунуть в такой самодельный светильник исправную лампу

Рекомендуем также прочитать:

1. Подключение люминесцентных ламп с дросселем.
2. ЭПРА для люминесцентных ламп