Схемы подключения люминесцентных ламп: обзор популярных методов

Устройство люминесцентных ламп

В большинстве ламп накаливания колба выполнена в форме цилиндра. Есть более сложная геометрия. На концах лампы имеются электроды, напоминающие по конструкции спирали ламп накаливания. Электроды изготовлены из вольфрама и припаяны к штырям, расположенным снаружи. Эти контакты получают питание.

Внутри люминесцентной трубки образуется газообразная среда, которая характеризуется отрицательным сопротивлением, возникающим при уменьшении напряжения между противоположными электродами.

В схеме включения лампы используется дроссель (балласт). Его задача сформировать значительный импульс напряжения, за счет которого включится лампочка. В комплект входит стартер, представляющий собой газоразрядную лампу накаливания с парой электродов в среде инертного газа. Один из электродов представляет собой биметаллическую пластину. В выключенном состоянии электроды люминесцентной лампы разомкнуты.

На рисунке ниже показана работа люминесцентной лампы.

Сравнение возможностей балластов разных типов

Ток, проходящий через ЛДС, регулируется с помощью двух типов балластов (ЭПРА:

• Электромагнитные (газовые) балласты, ЭМПРА. Устройство представляет собой катушку (дроссель), использующую принцип электромагнитной индукции для сопротивления току.
• Электронные балласты, электронные балласты. Они ограничивают ток с помощью электронной схемы.

Перед подключением люминесцентной лампы к сети 220 вольт необходимо проанализировать характеристики каждого прибора, чтобы выбрать наиболее подходящий. Газовые балласты обладают следующими преимуществами:

• ЭМПРА надежнее электронных аналогов.
• Они более привлекательны по цене.

• К устройству можно подключить два источника света половинного тока.

Электронный балласт — более продвинутая технология, поэтому он имеет более длинный список преимуществ:

• Более компактные размеры.
• Увеличенный срок службы (на 50 % больше, чем у аналогов).
• Запуск мгновенный, без раздражающего мерцания.
• После запуска лампа не мерцает с частотой сети, работает бесшумно (гудит катушка ЭМПРА).
• В схеме с ЭПРА можно использовать диммер (устройство для равномерной регулировки яркости освещения).
• Энергопотребление снижено на 20%, нагрев практически отсутствует при той же светоотдаче.

Однако за все эти преимущества приходится платить — как более ощутимым ценником, так и повышенной чувствительностью ЭПРА. Подключение люминесцентной лампы с дросселем более надежно и стабильно в работе; электронные аналоги уступают им по этому параметру. Кроме того, ЭПРА должны точно соответствовать характеристикам (мощности) лампы, но с другой стороны, их часто можно отремонтировать.

Плюсы и минусы использования ЛДС

Широкое использование люминесцентных источников света объясняется следующими сильными сторонами:

• Они превосходят лампы накаливания (сравнение с ними) по сроку службы (в 6-8 раз) и экономичности (светоотдаче). Разница особенно заметна для ЛДС последнего поколения: при мощности 20 Вт они обеспечивают освещение, как 100-ваттные лампы накаливания.
• Световой поток может быть придан различных оттенков или рассеян.
• У них хорошее соотношение цена/качество и цена/срок службы.

В то же время у люминесцентных источников света есть и слабые стороны:

• Им нужны более стабильные условия: качество блока питания и балласт.
• Чтобы срок службы был долгим, количество включений и выключений должно быть ограничено. Поэтому ЛДС выгодно использовать там, где свет нужен постоянно (в мастерской, в аэропорту), и невыгодно там, где большой поток людей и установлены датчики движения.
• Использование ртути делает флуоресцентные источники потенциально опасными при эксплуатации и утилизации.
• Мерцание и неравномерность спектра у некоторых моделей вызывают утомление глаз.
• Люминофор, покрывающий колбу изнутри, со временем разрушается, что приводит к снижению эффективности и изменению спектра.
• Для работы люминесцентных ламп требуется дополнительное оборудование: шумный ЭПРА или дорогой электронный балласт.

Преимущества и недостатки балластов разного типа

Для ограничения величины тока в газовом разряде и предотвращения из-за этого выхода из строя электродов в цепи последовательно включают нагрузку, которая называется по-разному: дроссель, балласт, балласт. Это представители категории пуско-регулирующей аппаратуры (ПРА). Существуют и используются два типа балластов: электромагнитные и электронные.

Читайте также: Ртутные лампы: характеристики, разновидности + лучшие ртутьсодержащие лампы

ЭмПРА

Электромагнитный балласт (электромеханический балласт — электронный балласт) создан на основе трансформаторной схемы. Это тот же дроссель — катушка с сердечником. Дроссель при размыкании контактов формирует импульс напряжения большой величины, что обеспечивает зажигание. Газообразная среда в колбе лампы излучает ультрафиолет, она облучает люминофор, излучающий видимый свет.

ЭПРА

Электронная аппаратура управления изготавливается на основе обычных компонентов электронной техники: диодов, триодов, транзисторов, динисторов и др. при этом в одном устройстве, в электронной схеме реализуются функции и дросселя, и пускателя. Устройство легкое, компактное и дешевое.

Электронные триггеры имеют ряд преимуществ перед магнитными триггерами. Они работают быстро и включают свет. Включенные лампы не мерцают, а устройства работают бесшумно. Потери тепла уменьшаются. Оптимальная схемотехника обеспечивает долгий срок службы.

Лампа с электронным балластом многофункциональна. Он работает в четырех режимах: включение, предварительный нагрев, зажигание и горение.

Особенности люминесцентных светильников

Блок люминесцентной лампы

Чтобы понять, как люминесцентные лампы работают вместе, вам нужно понять, как они работают. Внешне они похожи на стеклянные бутылки, где воздух полностью заменен на инертный газ под небольшим давлением. Также имеется небольшое количество паров ртути, способных ускорять ионизацию — движение электронов.

Электроды располагаются по обеим сторонам цилиндра. Между ними находится вольфрамовая спираль, покрытая оксидами веществ, которые при пропускании электричества и нагрева могут легко перемещаться на довольно большие расстояния, создавая ультрафиолетовое излучение (УФ).

Электромагнитное оборудование

Но так как этот вид излучения невидим, его преобразуют с помощью люминофора (специального состава на основе галофосфата кальция, которым покрывают стенки цилиндра), который способен поглощать УФ, взамен излучая видимые световые лучи. Цвет освещения зависит от типа люминофора.

После включения устройства и перехода в рабочее состояние сила тока в нем может увеличиваться из-за падения сопротивления газа. Если не ограничивать этот процесс, он может быстро перегореть.

Для снижения силы тока применяют дроссели (ограничители) — спиральные катушки индуктивности, обеспечивающие дополнительную нагрузку и способные изменять фазу переменного тока и поддерживать заданную мощность в течение всего периода включения. Ограничительные устройства имеют и другое название: пускорегулирующие аппараты или балласты (балласты).

Электронный балласт

Более совершенными типами балластов являются электронные механизмы (ЭПРА), принцип работы которых будет описан в следующей главе. Для запуска разряда используется пусковое устройство, называемое стартером.

Электромагнитный дроссель или электронный балласт следует выбирать в зависимости от количества ламп и их мощности. Запрещается подключать устройство, рассчитанное на две лампы, к одной. Во избежание ошибок в устройстве также не следует подключать ЭПРА без нагрузки, то есть лампы.

Принцип действия

Принцип работы люминесцентных ламп

Кратко опишем схему взаимодействия стартера, балласта и лампы:

1. При подаче питания ток, проходящий через аппаратуру управления, проходит через пусковые контакты по вольфрамовым катушкам, нагревает их и затем обращается в ноль
2. Стартер снабжен парой контактов: подвижным и неподвижным. При подаче тока подвижный контакт (биметаллический), нагреваясь, меняет форму и соединяется с первым
3. В этом случае сила тока сразу значительно возрастает до предела, ограниченного газом. Электроды нагреваются
4. Стартерная пластина, наоборот, начинает остывать и отключается от контактов. В этот момент происходит резкий скачок напряжения и пробой газа электронов. Когда ртуть превращается в пар, источник света переходит в рабочий режим
5. Стартер в процессе уже не участвует — контакты разомкнуты.

Основные этапы подключения

Схема подключения источника света к дросселю

Схема подключения люминесцентной лампы с дросселем достаточно проста:

1. Включение в схему компенсирующего конденсатора позволяет уменьшить потери энергии и сэкономить потребление. В принципе, система будет работать без, но с большими энергозатратами
2. Напряжение должно проходить последовательно через все точки, начиная с конденсатора
3. Затем PRA включается в систему. Для достижения равномерного свечения параметры должны идеально соответствовать мощности лампы
4. Дроссель подключается к источнику света последовательно
5. После того, как он выйдет из катушки, подключите клеммы стартера
6. К нему монтируем второй сетевой разъем

К сожалению, стартер не очень надежное устройство. Кроме того, лампа может мерцать во время работы и негативно влиять на зрение. В принципе можно подключить и без. Вы можете заменить эту деталь подпружиненным кнопочным выключателем.

Монтаж двух ламп

Возможности подключения

Сколько бы источников света не требовалось включать в систему освещения, все они подключаются последовательно. Для запуска двух ламп соответственно требуется два стартера. Они подключены параллельно.

Итак, опишем процесс подключения 2-х люминесцентных ламп одновременно:

1. Фаза должна сначала подойти ко входу индуктора
2. От него пойдет к первой лампе
3. Затем перейдите к первому стартеру
4. Затем переходим к другой паре контактов того же источника света
5. Выходной контакт соединен с нулем
6. Другая труба подключается точно в такой же последовательности. Первый – ПРА. Затем розетка для другого источника света и так далее

Если вы понимаете принцип этой схемы, вы можете легко подключить 3 или 4 люминесцентные лампы таким же образом.

Пара ламп и один дроссель

Схема с дросселем

Здесь нужно два пускателя, но можно использовать и один дорогой балласт Схема подключения в этом случае будет немного сложнее:

1. Подключаем провод от держателя стартера к одному из разъемов источника света
2. Другой провод (он будет длиннее) должен идти от второго патрона стартера к другому концу источника света (лампочки). Обратите внимание, что у него есть два гнезда с обеих сторон. Оба провода должны входить в параллельные (одинаковые) розетки, расположенные с одной стороны
3. Берем провод и вставляем его сначала в свободное гнездо первой, а затем второй лампы
4. Во второй разъем первого подключаем провод с подключенным к нему разъемом
5. Подключаем раздвоенный другой конец этого провода к дросселю
6. Осталось подключить второй источник света к следующему пускателю. Подключаем провод к свободному отверстию в цоколе второй лампы
7. Последним проводом подключаем противоположную сторону второго источника света к газовому

Как работает люминесцентная лампа

Принципы работы люминесцентных источников света основаны на следующих положениях:

1. В цепь подается напряжение. Однако ток изначально не достигает лампочки из-за высокого напряжения среды. Ток движется по спиралям диодов, постепенно нагревая их. Ток подается на стартер, где напряжения достаточно для возникновения тлеющего разряда.
2. В результате нагрева контактов пускателя током биметаллическая пластина замыкается. Металл берет на себя функции проводника, разрядка полная.
3. Температура в биметаллическом проводнике падает, контакт в сети размыкается. Индуктор создает импульс высокого напряжения в результате самоиндукции. В результате люминесцентная лампа загорается.
4. Через осветительное устройство протекает ток, который уменьшается вдвое при уменьшении напряжения на катушке индуктивности. Недостаточно для нового запуска стартера, контакты которого при горящем свете находятся в разомкнутом состоянии.

Для создания схемы включения двух лампочек, установленных в осветительном блоке, необходим общий дроссель. Лампы соединены последовательно, но каждый источник света имеет параллельный пускатель.

Варианты подключений

Рассмотрим разные варианты подключения люминесцентной лампы.

Подключение с использованием электромагнитного баланса (ЭмПРА)

Наиболее распространенным типом подключения люминесцентного источника света является схема со стартером, где используется ЭМ. Принцип работы схемы основан на том, что в результате подключения к сети питания в пускателе возникает разряд и биметаллические электроды замыкаются.

Ток в электрической цепи проводников и пускателя ограничивается только внутренним сопротивлением дросселя. В результате рабочий ток в колбе увеличивается почти в три раза, быстро нагреваются электроды, а после потери температуры проводников происходит самоиндукция и лампа загорается.

Недостатки схемы:

1. По сравнению с другими методами это довольно затратный вариант с точки зрения энергопотребления.
2. Старт занимает не менее 1 — 3 секунд (в зависимости от степени износа источника света).
3. Невозможность работы при низких температурах воздуха (например, в неотапливаемом подвале или гараже).
4. Это стробоскопический эффект мигания лампочки. Этот фактор негативно влияет на зрение человека. Такое освещение нельзя использовать в производственных целях, так как быстро движущиеся объекты (например, заготовка на токарном станке) кажутся неподвижными.
5. Неприятный гул педали газа. По мере износа устройства звук усиливается.

Схема устроена таким образом, что в ней есть дроссель на две лампочки. Индуктивности дросселя должно хватить на оба источника света. Используются стартеры на 127 вольт. Для одноламповой схемы они не подходят, нужны блоки на 220 вольт.

На изображении ниже показано соединение без дросселя. Стартер отсутствует. Схема используется при перегорании ламп накаливания. Используются повышающий трансформатор Т1 и конденсатор С1, ограничивающие ток, протекающий через лампочку от сети 220 вольт.

Следующая схема используется для лампочек с перегоревшими нитями накаливания. Однако в повышающем трансформаторе нет необходимости, что упрощает конструкцию устройства.

Ниже приведен один из способов использования диодного выпрямительного моста для уменьшения мерцания лампочки.

На рисунке ниже показана та же техника, но в более сложном исполнении.

Две трубки и два дросселя

Для подключения люминесцентной лампы можно использовать последовательное соединение:

1. Фаза с линии подается на вход дросселя.
2. От газоотвода фаза поступает на контакт источника света (1). Со второго контакта направляется на стартер (1).
3. От стартера (1) идет ко второй контактной паре той же лампочки (1). Оставшийся контакт подключается к нейтрали (N).

Подсоедините другую трубу таким же образом. Сначала газ, потом контакт на лампочку (2). Второй контакт в группе посылается на второй стартер. Выход стартера подключен ко второй паре контактов источника света (2). Оставшийся контакт необходимо подключить к нулевому входу.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя

Схема предусматривает наличие двух стартеров и газового. Самым дорогим элементом в схеме является дроссель. Более экономичный вариант – двухламповый светильник с дросселем. Как реализовать схему описано в видео.

Электронный балласт

Недостатки схемы ЭМ балласта заставили искать более оптимальный способ подключения. В ходе исследований был изобретен метод с участием электронного балласта. При этом используется не частота сети (50 Гц), а высокие частоты (20 — 60 кГц). Можно избавиться от вредного для глаз мигающего света.

Внешне ЭПРА представляет собой блок клемм, которые были извлечены. Внутри устройства находится печатная плата, на основе которой можно собрать всю схему. Прибор небольшой, за счет чего в него поместится даже небольшой осветительный прибор. Включение происходит намного быстрее по сравнению со стандартом CMP. Работа устройства не вызывает акустического дискомфорта. Такой способ подключения называется безстартерным.

Понять принцип работы устройства такого типа несложно, так как сзади есть схема. На ней указано количество ламп для подключения и пояснительные надписи. Есть информация о мощности лампочек и других технических параметрах устройства.

Подключение производится следующим образом:

1. Первый и второй контакты соединены с парой контактов лампы.
2. На оставшуюся пару отправляются третий и четвертый контакты.
3. На вход подается питание.

Использование умножителей напряжения

Эта опция позволяет подключить люминесцентную лампу без использования электромагнитных весов. Обычно используется для увеличения срока службы лампочек. Схема подключения перегоревших ламп позволяет источникам света работать более длительное время при условии, что их мощность не более 20 — 40 Вт. Нити допускаются как годные к работе, так и перегоревшие. В любом случае провода к нитям должны быть закорочены.

В результате выпрямления напряжение удваивается, поэтому лампочка включается практически сразу. Конденсаторы С1 и С2 подобраны исходя из рабочего напряжения 600 вольт. Недостатком конденсаторов является их большой размер. В качестве конденсаторов С3 и С4 предпочтительны слюдяные блоки на 1000 вольт.

Люминесцентные лампы не совместимы с постоянным током. Вскоре в приборе скапливается столько ртути, что свет становится заметно тусклее. Чтобы восстановить яркость свечения, поменяйте полярность, поменяв местами лампочку. Как вариант, можно установить выключатель, чтобы не приходилось каждый раз вынимать лампу.

Подключение без стартера

Способ использования стартера связан с длительным нагревом колбы. Кроме того, эту деталь необходимо часто менять. Схема позволяет обойтись без стартера, где подогрев электродов осуществляется с помощью старых обмоток трансформатора. Трансформатор работает как балласт.

Лампы, которые используются без стартера, должны иметь маркировку RS (быстрый запуск). Запуск источника света через стартер не подходит, так как проводники долго нагреваются, а спирали быстро перегорают.

Последовательное подключение двух лампочек

В этом случае необходимо соединить две люминесцентные лампы с балластом. Все устройства соединены последовательно.

Для электромонтажных работ потребуются следующие детали:

• индукционный дроссель;
• стартеры (2 шт);
• люминесцентные лампочки.

Подключение производится в следующем порядке:

1. К каждой лампочке прикрепляем стартеры. Подключение выполняется параллельно. Точка подключения представляет собой штыревой ввод на концах осветительного блока.
2. Мы отправляем бесплатные контакты в электросеть. Для подключения используем дроссель.
3. К контактам источника света присоединяем конденсаторы. Они снизят интенсивность помех в сети и компенсируют реактивность мощности.

Примечание! В стандартных бытовых выключателях (особенно в недорогих моделях) часто залипают контакты из-за чрезмерных пусковых токов. В связи с этим для использования совместно с люминесцентными лампами рекомендуется приобретать качественные выключатели.

Замена лампы

Если света нет и причина проблемы только в замене перегоревшей лампочки, действуйте следующим образом:

1. Разбираем лампу. Делаем это аккуратно, чтобы не повредить устройство. Поворачиваем трубку по оси. Направление движения указано на держателях в виде стрелок.
2. Когда трубка повернется на 90 градусов, опустите ее. Контакты должны выйти через отверстия в держателях.
3. Контакты новой лампочки должны находиться в вертикальной плоскости и попадать в отверстие. После установки лампы поверните трубку в противоположном направлении. Остается только включить блок питания и проверить работоспособность системы.
4. Завершающим этапом является установка диффузорной крыши.

Проверка работоспособности системы

После подключения люминесцентной лампы следует убедиться в ее работоспособности и исправности балластов. Для тестирования вам понадобится тестер, с помощью которого можно проверить катодные нити. Допустимый уровень сопротивления — 10 Ом.

Если тестер определил, что сопротивление бесконечно, лампочку выбрасывать не надо. Этот источник света по-прежнему сохраняет свою функциональность, но его необходимо использовать в режиме холодного пуска. В нормальном состоянии пусковые контакты разомкнуты, и конденсатор не пропускает постоянный ток. Другими словами, прозвонка должна показывать очень высокое сопротивление, иногда достигающее сотен Ом.

После прикосновения к газовым клеммам щупами омметра сопротивление постепенно уменьшается до постоянного значения, присущего обмотке (несколько десятков Ом).

Примечание! Перегорание недавно доставленной лампочки говорит о том, что газ не работает.

Достоверно определить межвитковое замыкание в обмотке дросселя обычным омметром не представляется возможным. Однако, если прибор имеет функцию измерения индуктивности и данные CCG, несоответствие значений будет указывать на проблему.