Як запалити лампу денного світла без дроселя: практичні нюанси

1. Принцип дії лампи денного світла
2. Принцип дії стартера
3. Принцип дії ЕПРА
4. Способи пуску ЛДС без спеціалізованого ПРА
5. висновок

Лампи денного світла (ЛДС) широко застосовуються для освітлення як великих площ громадських приміщень, так і в якості побутових джерел світла. Популярність люмінесцентних ламп обумовлена ​​в більшій мірі їх економічними характеристиками. У порівнянні з лампами розжарювання у даного типу ламп високий ККД, підвищена світловіддача і довший термін служби. Однак функціональним недоліком ламп денного світла є необхідність наявності пускового стартера або спеціального пускорегулюючий пристрої (ПРА). Відповідно завдання пуску лампи при виході з ладу стартера або при його відсутності є нагальною та актуальною.

Принцип дії лампи денного світла

Принципова відмінність ЛДС від лампи розжарювання в тому, що перетворення електроенергії у світ відбувається завдяки протіканню струму через пари ртуті, змішані з інертним газом в колбі. Струм починає протікати після пробою газу високою напругою, прикладеним до електродів лампи.

1. Дросель.
2. Колба лампи.
3. Люмінесцентний шар.
4. Контакти стартера.
5. Електроди стартера.
6. Корпус стартера.
7. Біметалічна пластина.
8. Газ.
9. Нитки напруження лампи.
10. Ультрафіолетове випромінювання.
11. Струм розряду.

Утворюється ультрафіолетове випромінювання лежить в невидимою для людського ока частини спектра. Для його перетворення в видимий світловий потік стінки колби покривають спеціальним шаром, люмінофором. Змінюючи склад цього шару можна отримувати різні світлові відтінки.
Перед безпосереднім запуском ЛДС електроди на її кінцях розігріваються проходженням через них струму або ж за рахунок енергії тліючого розряду.
Висока напруги пробою забезпечує ПРА, який може бути зібраний за відомою традиційною схемою або ж мати більш складну конструкцію.

Принцип дії стартера

На рис. 1 представлено типове підключення ЛДС з стартером S і дроселем L. К1, К2 - електроди лампи; С1 - косінусний конденсатор, С2 - фільтруючий конденсатор. Обов'язковим елементом таких схем є дросель (котушка індуктивності) і стартер (переривник). В якості останнього найчастіше використовується неонова лампа з біметалічними пластинами. Для поліпшення низького коефіцієнта потужності через наявність індуктивності дроселя застосовують вхідний конденсатор (С1 на рис.1).

Мал. 1 Функціональна схема підключення ЛДС

Фази запуску ЛДС наступні:
1) Розігрів електродів лампи. У цій фазі струм тече по ланцюгу «Мережа - L - К1 - S - К2 - Мережа». В цьому режимі стартер починає хаотично замикатися / розмикатися.
2) В момент розриву ланцюга стартером S енергія магнітного поля, накопичена в дроселі L, у вигляді високої напруги прикладається до електродів лампи. Відбувається електричний пробій газу всередині лампа.
3) В режимі пробою опір лампи нижче, ніж опір гілки стартера. Тому струм тече по контуру «Мережа - L - К1 - К2 - Мережа». У цій фазі дросель L виконує роль реактивного струмообмежувального опору.
Недоліки традиційної схеми пуску ЛДС: звуковий шум, мерехтіння з частотою 100 Гц, збільшений час пуску, низький ККД.

Принцип дії ЕПРА

Електронні ПРА (ЕПРА) використовують потенціал сучасної силової електроніки і є більш складними, але і більш функціональними схемами. Такі пристрої дозволяють контролювати три фази запуску і регулювати світловий потік. В результаті підвищується термін служби лампи. Також, через харчування лампи струмом більш високої частоти (20 ÷ 100 кГц) відсутнє видиме мерехтіння. Спрощена схема однієї з популярних топологій ЕПРА приведена на рис. 2.

Мал. 2 Спрощена принципова схема ЕПРА
На рис. 2 D1-D4 - випрямляч напруги, С - фільтруючий конденсатор, Т1-Т4 - транзисторний бруківці інвертор з трансформатором Tr. Опціонально в ЕПРА можуть бути присутніми вхідний фільтр, схема корекції коефіцієнта потужності, додаткові резонансні дроселі і конденсатори.
Повна принципова схема одного з типових сучасних ЕПРА приведена на рис 3.

Мал. 3 Схема ЕПРА BIGLUZ
У схемі (рис. 3) присутні основні вище названі елементи: бруківці діодний випрямляч, фільтруючий конденсатор в ланці постійного струму (С4), інвертор у вигляді двох транзисторів з обв'язкою (Q1, R5, R1) і (Q2, R2, R3), дросель L1, трансформатор з трьома висновками TR1, схема запуску і резонансний контур лампи. Дві обмотки трансформатора служать для включення транзисторів, третя обмотка входить до складу резонансного контуру ЛДС.

Способи пуску ЛДС без спеціалізованого ПРА

При виході з ладу лампи денного світла можливі дві причини:
1) З ладу вийшов стартер . У такому випадку досить замінити стартер. Цю ж операцію слід провести при появі мерехтіння лампи. У такому випадку при візуальному огляді на колбі ЛДС немає характерних затемнень.
2) З ладу вийшла сама ЛДС . Можливо, перегоріла одна з ниток електродів. При візуальному огляді можуть бути помітні потемніння на кінцях колби. Тут можна застосувати відомі схеми запуску для продовження експлуатації лампи навіть з перегоріли нитками електродів.
Для екстреного запуску лампу денного світла можна підключити без стартера за схемою, наведеною нижче (рис. 4). Тут роль стартера виконує користувач. Контакт S1 замикається на весь період роботи лампи. Кнопка S2 замикається на 1-2 секунди для запалювання лампи. При розмиканні S2 напруга на ній в момент запалювання буде значно більше мережевого! Тому при роботі з такою схемою слід проявляти підвищену обережність.

Мал. 4 Принципова схема запуску ЛДС без стартера
Якщо потрібно швидко запалити ЛДС з згорілими нитками напруження, то необхідно зібрати схему (рис. 5).

Мал. 5 Принципова схема підключення ЛДС з згорілої ниткою розжарення
Для дроселя 7-11 Вт і лампи 20 Вт номінал С1 - 1 мкФ з напругою 630 В. Конденсатори з меншим номіналом використовувати не варто.
Автоматичні схеми запуску ЛДС без дроселя припускають використання в якості обмежувача струму звичайної лампи розжарювання. Такі схеми, як правило, є умножителями і живлять ЛДС постійним струмом, що викликає прискорене зношування одного з електродів. Однак підкреслимо, що такі схеми дозволяють деякий час запускати навіть ЛДС з згорілими нитками електродів. Типова схема підключення люмінесцентної лампи без дроселя приведена на рис. 6.

Мал. 6. Структурна схема підключення ЛДС без дроселя

Мал. 7 Напруга на ЛДС підключеної за схемою (рис. 6) до моменту пуску
Як бачимо на рис. 7 напругу на лампі в момент пуску доходить до рівня 700 В приблизно за 25 мс. Замість лампи розжарювання HL1 можна використовувати дросель. Конденсатори в схемі рис. 6 слід вибирати в межах 1 ÷ 20 мкФ з напругою не менше 1000В. Діоди повинні бути розраховані на зворотне напруга 1000В і струм від 0,5 до 10 А в залежності від потужності лампи. Для лампи потужністю 40 Вт буде достатньо діодів, розрахованих на струм 1.
Ще один варіант схеми запуску показаний на рис 8.

Мал. 8 Принципова схема помножувача з двома діодами
Параметри конденсаторів і діодів в схемі на рис. 8 аналогічні схемі на рис. 6.
Один з варіантів використання низьковольтного джерела живлення наведено на рис. 9. На основі такої схеми (рис. 9) можна зібрати бездротову лампу денного світла на акумуляторі.

Мал. 9 Принципова схема підключення ЛДС від низьковольтного джерела живлення
Для вищенаведеної схеми необхідно намотати трансформатор з трьома обмотками на одному сердечнику (кільці). Як правило, першою намотують первинну обмотку, потім головну вторинну (на схемі позначена, як III). Для транзистора необхідно передбачити охолодження.

висновок

При виході з ладу стартера лампи денного світла можна застосувати екстрений «ручний» запуск або прості схеми живлення постійним струмом. При використанні схем на основі умножителей напруги є можливість запускати лампу без дроселя, використовуючи лампу розжарювання. Працюючи на постійному струмі, відсутнє мерехтіння і шум ЛДС, проте зменшується термін служби.
У разі перегоряння однієї або двох ниток катодів люмінесцентної лампи її можна продовжувати експлуатувати деякий час, застосовуючи згадані схеми з підвищеною напругою.