Подключение люминесцентной лампы

Схемы подключения люминесцентных ламп

С повышением цен на электроэнергию, приходится задумываться о более экономных светильниках. Одни из таких используют осветительные приборы дневного света. Схема подключения люминесцентных ламп не слишком сложна, так что даже без особых знаний электротехники можно разобраться.

Хорошая освещенность и линейные размеры — преимущества дневного света

Принцип работы люминесцентного светильника

В светильниках дневного света использована способность паров ртути излучать инфракрасные волны под воздействием электричества. В видимый для нашего глаза диапазон, это излучение переводят вещества-люминофоры.

Потому обычная люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу, стенки которой покрыты люминофором. Внутри также находится некоторое количество ртути. Имеются два вольфрамовых электрода, обеспечивающих эмиссию электронов и разогрев (испарение) ртути. Колба заполнена инертным газом, чаще всего — аргоном. Свечение начинается при наличии паров ртути, разогретых до определенной температуры.

Принципиальное устройство люминесцентной лампы дневного света

Но для испарения ртути обычного напряжения сети недостаточно. Для начала работы параллельно с электродами включают пуско-регулирующие устройства (сокращенно ПРА). Их задача — создать кратковременный скачок напряжения, необходимый для начала свечения, а затем ограничивать рабочий ток, не допуская его неконтролируемого возрастания. Эти устройства — ПРА — бывают двух видов — электромагнитные и электронные. Соответственно, схемы отличаются.

Схемы со стартером

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Схема подключения люминесцентных ламп со стартером

Вот как она работает:

• При включении питания, ток протекает через дроссель, попадает на первую вольфрамовую спираль. Далее, через стартер попадает на вторую спираль и уходит через нулевой проводник. При этом вольфрамовые нити понемногу раскаляются, как и контакты стартера.
• Стартер состоит из двух контактов. Один неподвижный, второй подвижный биметаллический. В нормальном состоянии они разомкнуты. При прохождении тока биметаллический контакт разогревается, что приводит к тому, что он изгибается. Согнувшись, он соединяется с неподвижным контактом.
• Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает (в 2-3 раза). Его ограничивает только дроссель.
• За счет резкого скачка очень быстро разогреваются электроды.
• Биметаллическая пластина стартера остывает и разрывает контакт.
• В момент разрыва контакта возникает резкий скачок напряжения на дросселе (самоиндукция). Этого напряжения достаточно для того, чтобы электроны пробили аргоновую среду. Происходит розжиг и постепенно лампа выходит на рабочий режим. Он наступает после того, как испарилась вся ртуть.

Рабочее напряжение в лампе ниже сетевого, на которое рассчитан стартер. Потому после розжига он не срабатывает. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует.

Эта схема называется еще электромагнитный балласт (ЭМБ), а схема работы электромагнитное пускорегулирующее устройство — ЭмПРА . Часто это устройство называют просто дросселем.

Недостатков у этой схемы подключения люминесцентной лампы достаточно:

• пульсирующий свет, который негативно сказывается на глазах и они быстро устают;
• шумы при пуске и работе;
• невозможность запуска при пониженной температуре;
• длительный старт — от момента включения проходит порядка 1-3 секунд.

Две трубки и два дроссели

В светильниках на две лампы дневного света два комплекта подключаются последовательно:

• фазный провод подается на вход дросселя;
• с выхода дросселя идет на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер 1;
• со стартера 1 идет на вторую пару контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N);

Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идет на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.

Схема подключения на две лампы дневного света

Та же схема подключения двухлампового светильника дневного света продемонстрирована в видео. Возможно, так будет проще разобраться с проводами.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя (с двумя стартерами)

Практически самые дорогие в этой схеме — дросселя. Можно сэкономить, и сделать двухламповый светильник с одним дросселем. Как — смотрите в видео.

Электронный балласт

Все недостатки описанной выше схемы стимулировали изыскания. В результате была разработана схема электронного балласта. Она которая подает не сетевую частоту в 50Гц, а высокочастотные колебания (20-60 кГц), тем самым убирая очень неприятное для глаз мигание света.

Один из электронных балластов — ЭПРА

Выглядит электронный балласт как небольшой блок с выведенными клеммами. Внутри находится одна печатная плата, на которой собрана вся схема. Блок имеет небольшие габариты и монтируется в корпусе даже самого небольшого светильника. Параметры подобраны так, что пуск происходит быстро, бесшумно. Для работы больше никаких устройств не надо. Это так называемая безстартерная схема включения.

На каждом устройстве с обратной стороны нанесена схема. По ней сразу понятно, сколько ламп к нему подключается. Информация продублирована и в надписях. Указывается мощность ламп и их количество, а также технические характеристики устройства. Например, блок на фото выше обслуживать может только одну лампу. Схема ее подключения есть справа. Как видите, ничего сложного нет. Берете провода, соединяете проводниками с указанными контактами:

• первый и второй контакты выхода блока подключаете к одной паре контактов лампы:
• третий и четвертый подаете на другую пару;
• ко входу подаете питание.

Все. Лампа работает. Ненамного сложнее схема включения двух люминесцентных ламп к ЭПРА (смотрите схему на фото ниже).

ЭПРА для двух ламп дневного света

Преимущества электронных балластников описаны в видео.

Такое же устройство вмонтировано в цоколь ламп дневного света со стандартными патронами, которые еще называют «экономлампами». Это аналогичный осветительный прибор, только сильно видоизмененный.

Это тоже люминесцентные лампы, только форма другая

Устройство и схема включения люминесцентной лампы

Люминесцентные лампы обычно используют для освещения супермаркетов, учебных аудиторий, промышленных объектов, общественных закрытых помещений и прочего. С появлением более современных видов, которые выпускаются со стандартным цоколем E27, их начали использовать и в домашних условиях.

По истечении времени они набирают всё большей популярности. Но схема включения люминесцентных ламп достаточно сложная и требует особых познаний в этой области. Обычно подключают двумя схемами, о которых мы и поговорим дальше. Но сначала следует разобраться в принципе работы и строении такого светильника.

Принцип работы

Давайте разберём, что такое люминесцентная лампа, и как она работает. Представляет из себя стеклянную трубку, которая начинает работать за счёт разряда, который зажигает газы внутри её оболочки. На обоих концах установлен катод и анод, именно между ними и происходит разряд, который вызывает пусковое загорание.

Пары ртути, которые помещают в стеклянный футляр, при разряде начинаю излучать особый невидимый свет, который активизирует работу люминофора и других дополнительных элементов. Именно они и начинают излучать тот свет, который нам необходим.

Принцип работы лампы

Благодаря разным свойствам люминофора, такой светильник излучать большой спектр разнообразных цветов.

Подключаем, используя электромагнитный балласт

Электромагнитный Пускорегулирующий аппарат, сокращённой аббревиатурой для него является ЭмПРА . Также часто называют дросселем. Мощность такого устройства должна быть равной той мощности, которую потребляют лампы при работе. Довольно старая схема, с помощью которой раньше подключали люминесцентные лампы.

Схема с электромагнитным балластом

Принцип работы такого устройства состоит в следующем. После начала подачи тока, он попадает на стартер, после чего на небольшой период времени биметаллические электроды замыкаются. Благодаря этому, весь ток, который появляется в цепи, замыкается между электродами и ограничивается только сопротивлением дросселя.

Таким образом, он возрастает примерно в три-четыре раза, и электроды начинают практически моментально разогреваться.

Таким образом, именно дроссель образует сильный разряд в среде газов, и они начинают выделять свой свет. После включения, напряжение в схеме будет равно примерно половине от входящего с сети.

Такого показателя мало для создания повторного импульса, из-за чего лампа начинает стабильно работать.

Какими недостатками она обладает:

1. Сравнивая со схемой, где применяется электронный балласт, расход электроэнергии выше на десять-пятнадцать процентов.
2. В зависимости от того, сколько лампа уже проработала времени, период запуска будет увеличиваться и может дойти до трёх-четырёх секунд.
3. Такая схема подключения люминесцентных ламп со временем способствует появлению гудения. Такой звук будет исходить от пластин дросселя.
4. В процессе работы светильника будет довольно высокий коэффициент пульсации света. Такое явление негативно сказывается на зрении человека, а при продолжительном нахождение действие таких мерцающих лучей может стать причиной ухудшения зрения.
5. Неспособны работать при низкой температуре. Таким образом, отпадает возможность использовать такие лампы на улице или в неотапливаемых помещениях.

Подключаем лампу, используя электронный балласт

Главным отличием такой системы от электромагнитной то, что напряжение, которое доходит до самой лампы имеет повышенную частоту начиная от 25 и доходит до 140 кГц. Благодаря повышению частоты тока, значительно уменьшается показатель мерцания, и он находит на таком уровне, который уже не является слишком вредным для человеческого глаза.

Подключение с ЭПРА

Система ЭПРА используется специальный автогенератор в своей схеме, такое дополнение включает трансформатор и выходной каскад на всех транзисторах. Зачастую производители указывают схему прямо на задней части блока светильника. Таким образом, у вас сразу есть наглядный пример, как правильно подключить и установить устройство для работы от сети.

Преимуществами стартерной схемы подключения

• Стартерная система продлевает период работы светильника.
• Особый принцип работы также продлевает период службы примерно на десять процентов.
• Благодаря принципу действия, устройство экономит около двадцати-тридцати процентов потребляемой электроэнергии.
• Облегчённая установка, так как производитель указывает схему, по которой должна происходить установка взятого вами светильника.
• Во время работы практически полностью отсутствует мерцание и шум от светильника. Такие явления присутствуют, но они незаметны для человека и никак не влияют на здоровье.

Существуют модели, которые поддерживают установку диммера в качестве регулятора. Установка таких приборов несколько отличается от стандартной установки.

Подведём итог

Мы постарались раскрыть вопрос как подключить люминесцентную лампу, показали схемы, с помощью которых происходит подключение люминесцентных ламп. Разобравшись со схемой электромагнитного и электронного балласта, вы можете решить какую лучше использовать именно в вашем случае. Но так как первая имеет ряд значительных недостатков, то скорей всего выбор ляжет именно на электронный балласт.

Причины неисправностей — решение проблем

Схема электронного дросселя была придумана позже, и разрабатывалась специально для того, чтобы убрать все недостатки электромагнитного аналога, с целью максимального повышения качества освещения с помощью люминесцентных ламп.

Установка таких устройств уже не составляет особого труда, как это было раньше. Производители начали указывать схему, по которой производится установка на тыльной стороне прибора что значительно облегчает работу монтажника.

Обзор схем подключения люминесцентных ламп

Конструкция люминесцентной лампы, со времени своего изобретения в 19 веке, практически не претерпела изменений. Изменялись и совершенствовались приборы и схемы для их подключения в сеть. В настоящее время актуальны и надежно работают электромагнитные и электронные устройства для люминесцентных светильников. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

Варианты соединения светильника дневного света

Люминесцентная лампа (дневного света) представляет собой герметичный сосуд наполненный газом. С двух сторон в него впаяны электроды с вольфрамовыми нитями. Свечение газа под воздействием электричества и позволяет получить освещение.

Чтобы газ в колбе начал светиться, на электроды подается и кратковременно поддерживается высокое напряжение.

Вольфрамовые нити разогревают газ, и он начинает светиться. Когда газ разгорится и начнет источать свет, напряжение спадает и поддерживается в так называемом, тлеющем режиме.

Для запуска и поддержания свечения в люминесцентных лампах были разработаны несколько схем подключения к электрической сети:

1. С использованием классического электромагнитного балласта (ЭмПРА) – одна лампа и один дроссель.
2. Две трубки и два дросселя.
3. Подключения двух ламп от одного дросселя.
4. Электронный балласт.
5. Используя умножитель напряжения.

Использование электромагнитного балласта (ЭмПРА)

Стандартная схема с использованием электромагнитного балласта была придумана в 1934 году американцами, и в 1938 уже повсеместно использовалась в США. Она проста и включает в себя помимо лампы дроссель, стартер и конденсатор.

Одна лампа и один дроссель

Дроссель представляет собой индуктивное сопротивление и может накапливать ЭДС самоиндукции. Стартер — это небольшая неоновая лампочка, имеющая биметаллический контакт и конденсатор. Конденсатор стартера служит для подавления радиопомех, а параллельный дросселю для коррекции мощности.

После включения в сеть ток течет через дроссель на спираль лампы, потом через стартер на вторую спираль. Дроссель начинает накапливать электрический заряд. По схеме вначале течет слабый ток, ограниченный сопротивлением стартера. Контакты стартера нагреваются и замыкаются. Ток в схеме резко возрастает, но его безопасную величину обеспечивает дроссель.

Поэтому дроссель и называют – пускорегулирующий аппарат. Большой ток позволяет спиралям разогреть газ в колбе. В это время, контакты стартера остывают и размыкаются, через стартер ток уже не течет. Но дроссель успел накопить энергию и уже отдает ее на спирали лампы. Она начинает светиться. Дроссель, отдав накопленный заряд, в дальнейшем выступает как сопротивление. Поддерживает только тлеющий разряд, позволяя лампе гореть. Стартер уже выключен из схемы и не работает до следующего пуска.

Процесс пуска занимает доли секунды, но может незаметно для глаз, повторится несколько раз.

Достоинства и недостатки

Схема обладает рядом достоинств:

• Дешевые и доступные комплектующие.
• Достаточно проста.
• Надежна.

По сравнению с современным электронным, дроссельное устройство имеет весомые недостатки:

• Избыточный вес.
• довольно продолжительное время запуска.
• Небольшую надежность при низкой температуре.
• Большее потребление энергии.
• Шумный дроссель.
• Нестабильный световой поток.

Две трубки и два дросселя

Применение в одном светильнике двух пар дросселей и ламп ведет к утяжелению и увеличению конструкции. Каждая из пар, имеет свой стартер. Мощность дросселя и лампы в этом случае совпадает, стартер применяется на 220 вольт.

Две схемы с использованием электромагнитного балласта работают в таком случае параллельно.

Достоинством этого варианта является его надежность. Выход из строя одной из веток не влияет на работу другой. Светильник будет работать, хотя бы и наполовину мощности.

Главный недостаток – очень громоздкая конструкция.

В остальном, имеет такие же плюсы и минусы, как и все ЭмПРА.

Включение двух ламп от одного дросселя

Дроссель является самой дорогостоящей деталью люминесцентного светильника. В целях экономии, иногда используется схема подключения двух ламп от одного дросселя.

Две лампы от одного дросселя можно запитать двумя способами:

Последовательное соединение двух ламп

Копируется схема стандартного подключения с использованием электромагнитного балласта.

Вторая лампа со своим стартером подключается последовательно первой. Светильник получается дешевле. Но, возникает несколько конструктивных и эксплуатационных проблем.

• Мощность дросселя должна соответствовать суммарной мощности ламп.
• Стартеры должны быть однотипными, рассчитанными на пониженное напряжение.

• При выходе из строя одной из ламп или стартеров не будет работать весь светильник.
• Усложняется поиск неисправности.

Конструктивные проблемы решаются просто. Необходимо только подобрать из имеющихся в наличии или приобрести подходящие по характеристикам комплектующие.

Кроме удешевления конструкции, последовательное соединение имеет те же достоинства и недостатки, что и классическое ЭмПРА подключение.

Параллельное соединение

Такую схему собрать несложно. Вторая лампа подключается параллельно и имеет отдельный стартер. К одной из ламп, при таком соединении, целесообразно подсоединить фазосдвигающий конденсатор. Это позволит нивелировать один из недостатков схем ЭмПРА – мерцание. Конденсатор сдвинет фазу одной лампы, сгладит общий световой поток и сделает его приятнее для зрения.

К плюсам электромагнитных схем, параллельное соединение добавляет еще два:

1. Экономия средств на одном дросселе.
2. Сглаженный световой поток.

Электронный балласт

Электронный запуск и поддержание горения люминесцентных ламп разработали еще в восьмидесятые и начали применять в начале девяностых годов ХХ века. Использование электронного балласта позволило сделать люминесцентное освещение на 20% экономичнее.

При этом сохранились и улучшились все характеристики светового потока. Равномерное, без характерного мерцания освещение стабильно даже при колебаниях напряжения в сети.

Этого удалось достичь благодаря повышенной частоте тока, подаваемого на лампы и большим коэффициентом полезного действия электронных устройств.

Плавный запуск и мягкий рабочий режим позволили почти вдвое увеличить срок эксплуатации ламп. Дополнительно появилась возможность плавного управления яркостью светильника. Необходимость использования стартеров исчезла. С ними пропали и радиопомехи.

Принцип работы электронного балласта отличается от электромагнитного. При этом, выполняет те же функции: разогрев газа, розжиг и поддержание горения. Но, делает это точнее и мягче. В различных схемах используются полупроводники, конденсаторы, сопротивления и трансформатор.

Электронные балласты могут иметь разные схематические исполнения в зависимости от применяемых компонентов. Упрощенно, прохождение тока по схеме можно описать следующим алгоритмом:

1. Напряжение поступает на выпрямитель.
2. Выпрямленный ток обрабатывается электронным преобразователем, посредством микросхемы или автогенератора.
3. Далее напряжение регулируется тиристорными ключами.
4. Впоследствии один канал фильтруется дросселем, другой конденсатором.
5. И по двум проводам напряжение поступает на пару контактов лампы.
6. Другая пара контактов лампы замкнута через конденсатор.

Выгодным отличием электронных систем является то, что напряжение, поступающее на контакты ламп имеет большую, чем у электромагнитных, частоту. Она варьируется от 25 до 140 кГц. Именно поэтому в системах ЭПРА мерцание светильников сведено к минимуму и их свет менее утомителен для человеческих глаз.

Схемы подключения ламп к ЭПРА и их мощность, большинство производителей указывают на верхней стороне устройства. Поэтому потребители имеют наглядный пример, как правильно собрать и подключить прибор в сеть.

В электронных балластах предусмотрено различное количество подключаемых ламп разной мощности, например:

• К дросселям Philips серии HF-P можно подключить от 1 до 4 трубок, мощностью от 14 до 40 Вт.
• Дроссели Helvar серии EL предусмотрены для одной – четырех ламп, мощностью от 14 до 58 Вт.
• QUICKTRONIC торговой марки Osram типа QTР5 также имеют возможность управлять одной – четырьмя лампами, мощностью 14 – 58 Вт.

Электронные приборы имеют массу достоинств, из которых можно выделить следующие:

• небольшой вес и малую величину устройства;
• быстрое и сберегающее люминесцентную лампу, плавное включение;
• отсутствует видимое глазу мерцание света;
• большой коэффициент мощности, примерно 0,95;
• прибор не греется;
• экономия электроэнергии в размере 20%;
• высокий уровень пожарной безопасности и отсутствие рисков в процессе работы;
• большой срок службы люминесцентов;
• отсутствие высоких требований к температуре окружающей среды;
• способность автоматической подстройки к параметрам колбы;
• отсутствие шумов во время работы;
• возможность плавной регулировки светового потока.

Отмечаемый многими, единственный минус электронных систем это их цена. Но она оправдывается достоинствами.

Использование умножителей напряжения

Умножители напряжения для запуска люминесцентных ламп не получили широкого распространения. Такие схемы применяют любители, собирая их кустарным способом.

Они просты, дешевы и достаточно стабильны. Состоят из четырех конденсаторов и четырех диодов. Иногда дополняются конденсаторами.

Принцип работы заключается в ступенчатом увеличении величины напряжения на контактах лампы. Высокое напряжение вызывает пробой газовой среды без ее разогрева, и позволяет запустить даже вышедшие из строя лампы.

Но, умножитель напряжения имеет один большой минус.

Учитывая опасность поражения электрическим током, умножители напряжения не используются в промышленных разработках.

Люминесцентные светильники постепенно уступают свои позиции более современным LED приборам освещения. Но пока еще достаточно популярны благодаря своей экономичности, простоте эксплуатации, надежности и приемлемой стоимости. Простота схем подключения, позволяет самостоятельно устанавливать люминесцентные приборы либо выполнять их замену в случае выхода из строя.