Лампы дневного света с самых первых выпусков и частично до сих пор зажигаются с помощью электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры – ЭмПРА. Классический вариант лампы выполнен в виде герметичной стеклянной трубки со штырьками на концах.
Как выглядят люминесцентные лампы
Внутри она заполнена инертным газом с парами ртути. Ее установка производится в патроны, через которые подается напряжение на электроды. Между ними создается электрический разряд, вызывающий ультрафиолетовое свечение, которое действует на слой люминофора, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянной трубки. В результате появляется яркое свечение. Схема включения люминесцентных ламп (ЛЛ) обеспечивается двумя основными элементами: электромагнитным балластом L1 и лампой тлеющего разряда SF1.
Если вы подключите их параллельно, очевидно, лампочка мощностью 100 Вт будет ярче. Отметить как Отменить. Должно быть, это был последний последний вопрос, который у вас был в последний день. Какая лампа накаливания будет лимита тока? Предполагая лампочки накаливания, луковицы будут выступать в качестве делителя напряжения, а лампа мощностью 100 Вт будет по-прежнему выделять больше света, чем 10-ваттный бык. Используйте анализ, в котором используйте меньший резистор для 100 Вт и более 10-кратное сопротивление для лампы 10 Вт.
Каждая лампочка будет немного тусклее, чем параллельно, но 100 Вт еще ярче. Люминесцентные лампы будут совершенно новой. Будут ли они работать даже при более низких напряжениях? Поскольку лампа 10 Вт имеет 10-кратное сопротивление, чем 100 Вт, она поглотит в делителе напряжения в 10 раз больше энергии. Таким образом, лампа мощностью 100 Вт получает только 1 Вт, потому что лампа 10 Вт поглощает всю мощность в делителе. Лампа 10 Вт будет ярче.
Схема включения ЛЛ с электромагнитным дросселем и стартером
Схемы зажигания с ЭмПРА
Устройство с дросселем и стартером работает по следующему принципу:
- Подача напряжения на электроды. Ток через газовую среду лампы сначала не проходит из-за ее большого сопротивления. Он поступает через стартер (Ст) (рис. ниже), в котором образуется тлеющий разряд. При этом через спирали электродов (2) проходит ток и начинает их подогревать.
- Контакты стартера разогреваются, и один из них замыкается, так как он выполнен из биметалла. Ток проходит через них, и разряд прекращается.
- Контакты стартера перестают разогреваться, и после остывания биметаллический контакт снова размыкается. В дросселе (Д) возникает импульс напряжения за счет самоиндукции, которого достаточно для зажигания ЛЛ.
- Через газовую среду лампы проходит ток, после запуска лампы он уменьшается вместе с падением напряжения на дросселе. Стартер при этом остается отключенным, так как этого тока недостаточно для его запуска.
При подключении последовательно: в последовательном соединении ток, текущий по каждому элементу, является таким же. Поэтому, когда лампа накаливания мощностью 40 Вт и лампочка 60 Вт подключаются последовательно, один и тот же ток будет проходить через них. Чтобы найти, какая лампочка будет светиться ярче, нам нужно найти рассеивание мощности по каждому из них.
Принцип работы люминесцентного светильника
Так как ток тот же, мы можем сказать, что рассеиваемая мощность будет выше для лампы с более высоким сопротивлением, т.е. лампой 40 Вт. Следовательно, лампочка 40 Вт будет светиться ярче в последовательном соединении. При параллельном подключении: в параллельном соединении напряжение на каждом элементе такое же. Поэтому, когда лампочка мощностью 40 Вт и лампочка 60 Вт подключаются параллельно, напряжение на них будет одинаковым.
Схема включения люминесцентной лампы
Конденсаторы (С 1) и (С 2) в схеме предназначены для снижения уровня помех. Емкость (С 1), подключенная параллельно лампе, способствует снижению амплитуды импульса напряжения и увеличению его продолжительности. В результате увеличивается срок службы стартера и ЛЛ. Конденсатор (С 2) на входе обеспечивает существенное снижение реактивной составляющей нагрузки (cos φ увеличивается с 0,6 до 0,9).
Так как напряжение такое же, можно сказать, что рассеиваемая мощность будет выше для лампы с более низким сопротивлением, т.е. 60 Вт. Следовательно, лампочка 60 Вт будет светиться ярче в параллельном соединении. Люминесцентные лампы требуют использования балласта. Схема люминесцентной трубки включает в себя балласт, провода, патроны и трубки.
Электрики обычно относятся к лампочке в качестве лампы. Производители лампочек используют термин «лампа», когда речь идет о флуоресцентных лампах. На этой странице мы будем ссылаться на флуоресцентную лампочку в качестве лампы или трубки. Индивидуальные и обычные балластные провода.
Если знать, как подключить люминесцентную лампу с перегоревшими нитями накала, ее можно использовать в схеме ЭмПРА после небольшого изменения самой схемы. Для этого спирали замыкают накоротко и последовательно к стартеру подключают конденсатор. По такой схеме источник света сможет проработать еще какое-то время.
Широко распространен способ включения с одним дросселем и двумя лампами дневного света.
Отдельные балластные провода подключаются к патрону с одной стороны каждой трубки. Общий провод подключается ко всем ламповым патронам на другой стороне труб. Цвет проводов для отдельных и общих соединений на флуоресцентных балластах будет зависеть от типа балласта, марки и количества ламп, которые они поддерживают. Балласты имеют определенные цвета для отдельных проводов для патронов и другие цвета для обычных проводов к держателям.
Магнитные против электронных балластов
Старые магнитные флуоресцентные балласты обычно соединены последовательно. Новые электронные балласты обычно подключаются параллельно, за исключением быстрого запуска, запрограммированного запуска и диммируемых балластов. Серии против параллельных балластов и проводки.
Включение двух ламп дневного света с общим дросселем
2 лампы подключаются последовательно между собой и дросселем. Для каждой из них необходима установка параллельно подключенного стартера. Для этого используется по одному выводному штырьку с торцов лампы.
Когда рядовой балласт управляет несколькими лампами и одна лампа выходит из строя, цепь разомкнута, а другие лампы не будут гореть. Когда параллельный балласт управляет несколькими лампами в цепи, лампы работают независимо друг от друга. Если одна лампа выходит из строя, другие могут продолжать работать, поскольку цепь между ними и балласт остаются непрерывными.
Основы последовательных и параллельных схем
При использовании 3-х и 4 - ламповых параллельных балластов, если одна лампа в одной ветке не работает, лампа в параллельной ветви будет продолжать работать. Балласты серий могут быть подключены только последовательно по схеме на балласте. Параллельные балласты могут подключаться параллельно параллельно схеме на балласте. Изменение проводки на люминесцентном светильнике от серийного до параллельного, включает в себя изменение балласта из серии на совместимый параллельный балласт. Серии и параллельные схемы являются одними из наиболее распространенных концепций в блоках электрических цепей.
Для ЛЛ необходимо применять специальные выключатели, чтобы у них не залипали контакты от высокого пускового тока.
Зажигание без электромагнитного балласта
Для продления жизни сгоревших ламп дневного света можно установить одну из схем включения без дросселя и стартера. Для этого используют умножители напряжения.
Понимание различий между ними не всегда легко. В последовательной цепи две или более ламп соединены в линию или в ряд. Провод от отрицательного контакта батареи идет на лампу, и провод от этой лампы переходит на другую лампу и так далее, пока провод, идущий от последней лампы в серии, не вернется к положительному контакту батареи. Когда ток в цепи протекает, он проходит через каждую из ламп напрямую. В случае последовательной цепи с двумя лампочками каждая лампочка напрямую подключается к одному узлу батареи, но не к другому узлу; путь от луковицы к второму узлу должен проходить через другую лампу.
Схема включения ламп дневного света без дросселя
Нити накала замыкают накоротко и подают на схему напряжение. После выпрямления оно увеличивается в 2 раза, и этого достаточно, чтобы светильник загорелся. Конденсаторы (С 1), (С 2) подбирают под напряжение 600 В, а (С 3), (С 4) – под 1000 В.
Две лампы обеспечивают большее сопротивление в цепи, чем одно, поэтому при стандартном напряжении ток, протекающий в цепи с двумя лампочками, меньше, чем ток, протекающий в цепи с одной лампой. В параллельной схеме две или более лампы соединены непосредственно с одной и той же батареей. Поэтому обычно более одного провода оставляют отрицательный контакт батареи, и каждый провод подключается к лампе. Провода, идущие от ламп, как правило, прикрепляются к положительному контакту аккумулятора. Параллельные схемы характерно имеют ветви или расщепления в цепи, и их иногда трудно идентифицировать, потому что луковицы могут казаться соединенными друг с другом последовательно подобным образом с проводами.
Способ подходит также для исправных ЛЛ, но они не должны работать с питанием постоянным током. Через некоторое время ртуть собирается вокруг одного из электродов, и яркость свечения падает. Чтобы ее восстановить, надо перевернуть лампу, тем самым изменив полярность.
Подключение без стартера
Применение стартера увеличивает время разогрева лампы. При этом срок его службы небольшой. Электроды можно подогревать без него, если установить для этого вторичные трансформаторные обмотки.
Чтобы решить, находится ли лампочка в параллельной цепи, посмотрите, можете ли вы проследить линию от каждого узла батареи непосредственно до каждой лампы, не проходя через другую лампу. Если это так, схема является параллельной схемой. Сопротивление луковицы является физическим свойством и не меняется независимо от того, какой тип схемы он находится. В двухламповой параллельной схеме каждая лампа имеет такое же индивидуальное сопротивление, как и в последовательной цепи. сопротивление всей параллельной цепи меньше сопротивления последовательной цепи, поскольку ток имеет несколько путей через параллельный контур.
Схема подключения люминесцентной лампы без стартера
Там, где не используется стартер, на лампе есть обозначение быстрого старта – RS. Если установить такую лампу со стартерным запуском, у нее могут быстро перегореть спирали, так как для них предусмотрено большее время разогрева.
Устройство и описание ЛЛ
Студентам может быть сложно подумать о сопротивлении в отдельных лампочках и во всей цепи в одно и то же время - на самом деле, может быть трудно понять, почему эти две разные. Аналогия «автомобили на шоссе» может помочь объяснить различие: подумайте о широком шоссе, сужающемся к однополосному мосту, чтобы пересечь реку. Теперь представьте себе, что для того, чтобы избавиться от пробок, отдел автомагистрали строит еще один однополосный мост через реку. «Сопротивление» обоих мостов остается неизменным, но количество «тока» или трафика, которое может пересечь реку, увеличилось, поэтому общее «сопротивление» всей системы уменьшилось.
Электронный балласт
Электронная схема управления ЭПРА пришла на смену старым источникам дневного света для устранения присущих им недостатков. Электромагнитный балласт потребляет лишнюю энергию, часто шумит, выходит из строя и при этом портит лампу. Кроме того, светильники мерцают из-за низкой частоты напряжения питания.
Некоторые конфигурации серий и параллельных схем
В параллельной схеме яркость ламп не изменяется с добавлением большего количества лампочек, но если вы добавили много параллельных цепей, в конечном итоге все лампочки будут тусклыми, когда вы приближаетесь к емкости батареи. В этом уроке также рассказывается, что происходит, когда батареи находятся последовательно или параллельно. Аранжировка батарей последовательно увеличивает количество напряжения, поэтому лампочки будут светлее. Аранжировка батарей параллельно приводит к одному и тому же количеству напряжения, но имеется больше материала, чтобы батареи могли прослужить дольше и смогут поддерживать свое напряжение при более высоком потоке тока.
ЭПРА представляет собой электронный блок, который занимает мало места. Люминесцентные светильники легко и быстро запускаются, не создавая шума и обеспечивая равномерное освещение. В схеме предусмотрено несколько способов защиты лампы, что увеличивает срок эксплуатации и делает ее работу безопасней.
ЭПРА работает следующим образом:
Студенты Интуитивные модели параллельных и серийных схем
Лампочки в цепи будут такой же яркости, как и перед добавлением дополнительных батарей. Учителя обычно просят студентов подключить серию и параллельные схемы и посмотреть, что произойдет. Однако это экспериментирование не обязательно приводит студентов к формулированию новых моделей схемы. Фактически, они обычно используют любую модель, имеющую для них смысл, и применяют ее к рассуждениям о схемах параллельно или последовательно. Их базовые модели могут быть настолько сильными, что иногда студенты действительно воспринимают то, что они ожидают, и не могут видеть, что действительно происходит в их экспериментах.
- Разогрев электродов ЛЛ. Запуск происходит быстро и мягко, что увеличивает срок службы лампы.
- Поджиг – генерирование импульса высокого напряжения, пробивающего газ в колбе.
- Горение – поддержание небольшого напряжения на электродах лампы, которого достаточно для стабильного процесса.
Поэтому, хотя вы можете подумать, что передается один набор идей, ваши ученики могут распространять свои заблуждения на новую территорию. Как звучат эти заблуждения? Когда ученик удерживает линейные или циклические последовательные модели, они обычно считают, что луч, ближайший к отрицательной клемме батареи, загорается перед тем, как лампочки «дальше вдоль» в цепи. Они также считают, что луковицы «дальше» будут менее яркими, потому что «часть тока будет истощена». Другое общее убеждение состоит в том, что загорится только ближайшая к отрицательной клемме лампа.
Схема электронного дросселя
Вначале переменное напряжение выпрямляется с помощью диодного моста и сглаживается конденсатором (С 2). Следом установлен полумостовой генератор высокочастотного напряжения на двух транзисторах. Нагрузкой служит тороидальный трансформатор с обмотками (W1), (W2), (W3), две из них включены противофазно. Они поочередно открывают транзисторные ключи. Третья обмотка (W3) подает резонансное напряжение на ЛЛ.
Они часто расширяют это рассуждение до параллельных цепей и используют расстояние от отрицательного терминала до причины того, как будут светиться луковицы в параллельной цепи. Примечание для учителя. Существует множество представлений для иллюстрации схем: концептуальные модели, схематические диаграммы и иллюстрации, например. В этой учебной программе основное внимание уделяется концептуальным моделям. Ниже приведены схематические схемы, которые электрики и ученые используют для отображения конфигурации схемы.
Применение циклической одновременной модели к параллельным и последовательным схемам
Мы включаем эти примеры, чтобы поделиться со студентами. Однако эти схематические диаграммы не позволяют понять, почему и как работает схема. Поэтому в центре внимания модуля лежат концептуальные модели, а не схематические диаграммы. 
Даже если учащиеся узнают о циклической одновременной модели, они не обязательно будут применять ее самостоятельно. Поэтому важно, чтобы ученики смоделировали то, что происходит, чтобы вы могли видеть их ответы и явно говорить со студентами о том, как применять циклическую одновременную модель.
Параллельно лампе подключен конденсатор (С 4). Резонансное напряжение поступает на электроды и пробивает газовую среду. К этому времени нити накала уже разогрелись. После зажигания сопротивление лампы резко падает, вызывая снижение напряжения до достаточной величины, чтобы поддерживать горение. Процесс запуска продолжается менее 1 с.
Электронные схемы имеют следующие преимущества:
- пуск с любой заданной задержкой времени;
- не требуется установка стартера и массивного дросселя;
- светильник не моргает и не гудит;
- качественная светоотдача;
- компактность устройства.
Использование ЭПРА дает возможность установить его в цоколь лампы, которую также уменьшили до размеров лампы накаливания. Это дало начало новым энергосберегающим лампам, которые можно вворачивать в обычный стандартный патрон.
В процессе эксплуатации лампы дневного света стареют, и для них требуется увеличение рабочего напряжения. В схеме ЭмПРА напряжение зажигания тлеющего разряда у стартера уменьшается. При этом может происходить размыкание его электродов, что вызовет срабатывание стартера и отключение ЛЛ. После она снова запускается. Подобное мигание лампы приводит к ее выходу из строя вместе с дросселем. В схеме ЭПРА подобное явление не происходит, поскольку электронный балласт автоматически подстраивается под изменение параметров лампы, подбирая для нее благоприятный режим.
Ремонт лампы. Видео
Советы по ремонту люминесцентной лампы можно получить из этого видео.
Устройства ЛЛ и схемы их включения постоянно развиваются в направлении улучшения технических характеристик. Важно уметь выбирать подходящие модели и правильно их эксплуатировать.
Люминесцентная лампа (ЛЛ) представляет собой источник света, создаваемый электрическим разрядом в среде паров ртути и инертного газа. При этом возникает невидимое ультрафиолетовое свечение, действующее на слой люминофора, нанесенный изнутри на стеклянную колбу. Типовая схема включения люминесцентной лампы представляет собой пускорегулирующее устройство с электромагнитным балластом (ЭмПРА).
Устройство и описание ЛЛ
Колба большинства ламп всегда имела цилиндрическую форму, но сейчас она может быть в виде сложной фигуры. На торцах в нее вмонтированы электроды, конструктивно похожие на некоторые спирали изготовленные из вольфрама. Они подпаяны к расположенным снаружи штырькам, на которые подается напряжение.
Газовая электропроводная среда внутри ЛЛ имеет отрицательное сопротивление. Оно проявляется в снижении напряжения между противоположными электродами при росте тока, который необходимо ограничивать. Схема включения люминесцентной лампы содержит балластник (дроссель), основное назначение которого - создание большого импульса напряжения для ее зажигания. Кроме него в ЭмПРА входит стартер - лампа тлеющего разряда с размещенными внутри нее двумя электродами в среде инертного газа. Один из них изготовлен из В исходном состоянии электроды разомкнуты.
Принцип работы ЛЛ
Стартерная схема включения люминесцентных ламп работает следующим образом.
- На схему подается напряжение, но сначала через ЛЛ ток не идет из-за большого сопротивления среды. По спиралям катодов ток проходит и разогревает их. Кроме того, он поступает также на стартер, для которого подаваемого напряжения достаточно, чтобы внутри возник тлеющий разряд.
- При разогреве контактов пускателя от проходящего тока биметаллическая пластина замыкается. После этого проводником становится металл, и разряд прекращается.
- Биметаллический электрод остывает и размыкает контакт. При этом дроссель выдает импульс высокого напряжения из-за самоиндукции, и ЛЛ зажигается.
- Через лампу идет ток, который затем в 2 раза уменьшается, поскольку напряжение на дросселе падает. Его недостаточно для повторного запуска стартера, контакты которого остаются разомкнутыми при горении ЛЛ.
Схема включения двух ламп люминесцентных, установленных в одном светильнике, предусматривает использование для них одного общего дросселя. Они подключаются последовательно, но на каждой лампе установлено по одному параллельному стартеру.
Недостатком светильника является отключение второй лампы, если одна из них вышла из строя.
Важно! С люминесцентными лампами необходимо использовать специальные выключатели. У стартовые токи большие, и контакты могут залипать.
Бездроссельное включение люминесцентных ламп: схемы
Несмотря на дешевизну, электромагнитные балласты имеют недостатки. Они и явились причиной создания электронных схем зажигания (ЭПРА).
Как запускается ЛЛ с ЭПРА
Бездроссельное включение люминесцентных ламп производится через электронный блок, в котором формируется последовательное изменение напряжения при их зажигании.
Достоинства электронной схемы запуска:
- возможность пуска с любой временной задержкой;
- не нужны массивный электромагнитный дроссель и стартер;
- отсутствие гудения и моргания ламп;
- высокая светоотдача;
- легкость и компактность устройства;
- больший срок эксплуатации.
Современные электронные балласты обладают компактными размерами и низким потреблением энергии. Их называют драйверами, помещая в цоколь малогабаритной лампы. Бездроссельное включение люминесцентных ламп позволяет использовать обычные стандартные патроны.
Система ЭПРА преобразует сетевое переменное напряжение в высокочастотное. Сначала разогреваются электроды ЛЛ, а затем подается высокое напряжение. При высокой частоте повышается КПД и полностью исключается мерцание. Схема включения может обеспечивать холодный запуск или с плавным увеличением яркости. В первом случае срок эксплуатации электродов существенно сокращается.
Повышенное напряжение в электронной схеме создается через колебательный контур, приводящий к резонансу и зажиганию лампы. Запуск совершается намного легче, чем в классической схеме с электромагнитным дросселем. Затем также снижается напряжение до необходимого значения удерживания разряда.
Выпрямление напряжения осуществляется после чего оно сглаживается параллельно подключенным конденсатором С 1 . После подключения к сети сразу заряжается конденсатор С 4 и пробивается динистор. Запускается полумостовой генератор на трансформаторе TR 1 и транзисторах Т 1 и Т 2 . При достижении частоты 45-50 кГц создается резонанс c помощью последовательного контура С 2 , С 3 , L 1 , подключенного к электродам, и лампа зажигается. В этой схеме также есть дроссель, но с очень малыми габаритами, позволяющими поместить его в цоколь лампы.
ЭПРА имеет автоматическую подстройку под ЛЛ по мере изменения характеристик. Через некоторое время для изношенной лампы требуется повышение напряжения для зажигания. В схеме ЭмПРА она просто не запустится, а электронный балласт подстраивается под изменение характеристик и тем самым позволяет эксплуатировать устройство в благоприятных режимах.
Преимущества современных ЭПРА следующие:
- плавное включение;
- экономичность работы;
- сохранение электродов;
- исключение мерцания;
- работоспособность при низкой температуре;
- компактность;
- долговечность.
Недостатками являются более высокая стоимость и сложная схема зажигания.
Применение умножителей напряжения
Способ дает возможность включать ЛЛ без электромагнитного балласта, но применяется преимущественно для продления жизни лампам. Схема включения сгоревших люминесцентных ламп позволяет им проработать еще некоторое время, если мощность не превышает 20-40 Вт. При этом нити накала могут быть как целыми, так и перегоревшими. В обоих случаях выводы каждой нити накала нужно закоротить.
После выпрямления напряжение удваивается, и лампа загорается моментально. Конденсаторы С 1 , С 2 выбираются под рабочее напряжение 600 В. Их недостаток заключается в больших габаритах. Конденсаторы С 3 , С 4 устанавливают слюдяные на 1000 В.
ЛЛ не предназначена для питания постоянным током. Со временем ртуть скапливается около одного из электродов, и свечение ослабевает. Для его восстановления изменяют полярность, перевернув лампу. Можно установить переключатель, чтобы ее не снимать.
Бесстартерная схема включения люминесцентных ламп
Схема со стартером требует долгого разогрева лампы. Кроме того, его иногда приходится менять. В связи с этим существует другая схема с подогревом электродов через вторичные обмотки трансформатора, который также выполняет функцию балласта.
Когда производится включение люминесцентных ламп без стартера, на них должно быть обозначение RS (быстрый старт). Светильник со стартерным запуском здесь не подойдет, поскольку его электроды дольше разогреваются, и спирали быстро перегорят.
Как включить сгоревшую лампу?
Если спирали вышли из строя, ЛЛ можно зажечь без умножителя напряжения, используя обычную схему ЭмПРА. Схема включения перегоревшей люминесцентной лампы незначительно изменяется по сравнению с обычной. Для этого к стартеру последовательно подключают конденсатор, а штырьки электродов замыкают накоротко. После такой небольшой переделки лампа проработает еще какое-то время.
Заключение
Конструкция и схема включения люминесцентной лампы постоянно совершенствуется в сторону экономичности, уменьшения размеров и повышения срока службы. Важно правильно ее эксплуатировать, разбираться во всем многообразии выпускаемых типов и знать эффективные способы подключения.
