В зависимости от конфигурации электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА) возможно подключение одной или нескольких ламп. Чаще всего на корпусе устройства, предназначенного для работы с определенным количеством светильников, присутствует принципиальная схема включения.
Справочник по схемам включения люминесцентных ламп
Хотя на первый взгляд этот вопрос может показаться простым и очевидным, количество недоумений, возникающих в интернете среди неподготовленных пользователей, подсказало мне необходимость подготовки данного материала. Люминесцентные лампы (ЛЛ), которые иногда ошибочно называют лампами дневного света, не могут быть подключены напрямую к сети и требуют использования специальных пускорегулирующих аппаратов (ПРА), или балластов. Конкретная схема подключения зависит от числа, типа и мощности самих ламп, а также от типа самого ПРА. Обычно такая схема изображена прямо на корпусе устройства, однако существуют и исключения. Кроме того, на схемах не всегда указываются номиналы дополнительных элементов. Именно поэтому был создан данный справочник, который призван ответить на большинство практических вопросов.
Начнем с самого простого:
LL1 – ПРА (дроссель);
EL1 – лампа (мощность должна точно соответствовать указанной на ПРА!);
SF1 – стартер (должен быть рассчитан на напряжение сети и иметь мощность не ниже, чем у подключаемой лампы);
C1 – помехоподавляющий конденсатор (обычно 0,047-0,1мкФ×250В).
В указанной схеме легко работают большинство стандартных люминесцентных ламп, таких как трубки Т12 (диаметром 38мм) или Т8 (26мм), а также миниатюрные лампы с колбой Т5 (16мм) и некоторые типы компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). Некоторые КЛЛ могут иметь встроенный стартер в цоколе, что дополнительно упрощает схему, так как внешний стартер в таком случае не требуется.
УСТРОЙСТВО ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП
Люминесцентная лампа — это источник света, где свечение достигается путем создания электрического разряда в среде инертного газа и паров ртути. В результате этого процесса возникает ультрафиолетовое свечение, которое невидимо для человеческого глаза, но которое воздействует на слой люминофора, нанесенного на внутренней поверхности стеклянной колбы лампы.
В большинстве случаев колба люминесцентной лампы имеет цилиндрическую форму, но встречаются и более сложные геометрические формы. По торцам лампы установлены электроды, которые по своей конструкции напоминают спирали обычных ламп накаливания. Эти электроды изготавливаются из вольфрама и припаяны к штырькам, расположенным на внешней стороне. На эти штырьки подается напряжение.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
В схеме подключения лампы используется дроссель (балласт), задача которого — создать значительный импульс напряжения, необходимый для зажигания лампы. В комплекте имеется стартер, представляющий собой лампу тлеющего разряда с парой электродов в среде инертного газа. Один из электродов состоит из биметаллической пластины, которая в выключенном состоянии разомкнута.
На рисунке ниже изображена схема работы люминесцентной лампы.
КАК РАБОТАЕТ ЭТА СХЕМА
Принципы работы люминесцентных источников света основываются на следующих положениях:
- Сначала на схему подается напряжение. Однако из-за высокого импеданса среды ток не попадает на лампу. Ток начинает двигаться через спирали нитей накаливания, постепенно нагревая их. При этом ток поступает на стартер, давая достаточное напряжение для появления тлеющего разряда.
- В результате нагрева контактов стартера происходит замыкание биметаллической пластины. Металл начинает выполнять функции проводника, завершая разряд.
- Температура в биметаллическом проводнике начинает падать, и происходит размыкание контакта в сети. Дроссель генерирует импульс высокого напряжения за счет самоиндукции, из-за чего люминесцентная лампочка зажигается.
- Ток, проходящий через осветительный прибор, уменьшается вдвое, так как напряжение на дросселе сокращается. Этого напряжения недостаточно для повторного запуска стартера, поскольку его контакты находятся в разомкнутом состоянии при включенной лампочке.
ДОПОЛНЕНИЯ К СХЕМЕ
Для того чтобы составить схему подключения двух ламп, установленных в одном осветительном приборе, потребуется общий дроссель. Лампы при этом подключаются последовательно, однако на каждой лампе располагается параллельный стартер.
Из чего состоит приспособление?
Основными составляющими элементами схемы электронного модуля являются:
- выпрямитель;
- фильтр электромагнитных помех;
- корректор коэффициента мощности;
- фильтр сглаживания напряжения;
- инверторная схема;
- дроссельный элемент.
Схемное построение предполагает одну из двух конструктивных вариаций – мостовую или полумостовую. Конструкция, использующая мостовую схему, как правило, поддерживает работу с лампами высокой мощности.
Подобные устройства (мощностью от 100 ватт) обычно предназначены для пускорегулирующих модулей, выполненных по мостовой схеме, что не только обеспечивает необходимую мощность, но и положительно влияет на характеристики питающего напряжения.
Тем не менее, в основном в составе люминесцентных светильников используются модули, конструкция которых основана на полумостовой схеме.
Эти устройства встречаются на рынке чаще, чем мостовая схема, так как для обычного использования достаточно светильников мощностью до 50 Вт.
Особенности работы аппарата
Функционирование электроники можно условно разделить на три этапа. В первую очередь осуществляется предварительный прогрев нитей накала, что имеет важное значение для долговечности газовых приборов.
Эта функция особенно необходима в условиях низкой окружающей температуры.
На изображении показана рабочая электронная плата одной из моделей пускорегулирующего модуля, выполненная на полупроводниковых элементах. Эта небольшая легкая плата полностью заменяет функциональность массивного дросселя и приносит ряд улучшенных характеристик.
Во-вторых, смежной схемой начинается генерация импульса высоковольтного импеданса — уровень напряжения около 1,5 кВ.
Присутствие такого импульса между электродами приводит к пробою газовой среды в лампе, что вызывает ее зажигание.
Наконец, подключается третий этап работы схемы, основная функция которого состоит в создании стабилизированного напряжения, обеспечивающего горение газов в лампе.
Уровень напряжения в данном случае остается относительно низким, что позволяет минимизировать потребление энергии.
Принципиальная схема пускорегулятора
Как уже было отмечено, наиболее часто применяемой конструкцией является модуль ЭПРА, собранный по двухтактной полумостовой схеме.
Данная схема представляет собой полумостовое устройство, предназначенное для запуска и регулирования параметров люминесцентных светильников. Однако это не единственное решение, используемое для создания ЭПРА.
Работа данной схемы осуществляется по следующей последовательности:
- Сетевое напряжение 220В поступает на диодный мост и фильтр.
- На выходе фильтра формируется постоянное напряжение 300-310В.
- Инверторный модуль увеличивает частоту напряжения.
- От инвертора напряжение идет на симметричный трансформатор.
- На трансформаторе, благодаря управляющим ключам, формируется необходимый рабочий потенциал для люминесцентной лампы.
Варианты подключения люминесцентных ламп
В зависимости от схем, используемых в конструкции пускорегулирующих аппаратов, существуют различные варианты подключения.
Например, если одна модель устройства поддерживает подключение только одного светильника, другая может одновременно обслуживать до четырех ламп.
Наиболее простым вариантом питания светильника является использование электромагнитного пускорегулирующего элемента, где:
1 – нить накала;
2 – стартер;
3 – стеклянная колба;
4 – дроссель;
L – фазная линия питания;
N – нулевая линия.
Таким образом, самое простое подключение реализуется с использованием электромагнитного устройства, где основными элементами схемы являются лишь дроссель и стартер.
В этой конфигурации фазная линия от сетевого интерфейса соединяется с одной из двух клемм дросселя, а нулевой провод подводится на одну клемму люминесцентной лампы.
Сглаженная фаза, поступающая с дросселя, отводится от его второй клеммы и соединяется с противолежащей клеммой лампы.
Оставшиеся две клеммы светильника подключаются к розетке стартера. Такая схема была повсеместно использована до появления современных электронных полупроводниковых моделей ЭПРА.
На основе данной схемы реализуется подключение двух люминесцентных светильников через один дроссель: 1 – фильтрующий конденсатор; 2 – дроссель, по мощности равный мощности двух приборов; 3, 4 – лампы; 5, 6 – стартеры запуска; L – фазная линия питания; N – нулевая линия.
При этом дроссель следует выбирать по мощности, исходя из суммарной мощности подключенных светильников.
Схему можно дополнительно улучшить для устранения явления стробирования, которое часто наблюдается на светильниках с электромагнитным ЭПРА.
Такой доработки достигают добавлением диодного моста, который включается после дросселя.
Подключение через современный электронный балласт
Подключение источника света с использованием электронного балласта.
Особенности схемы
Современный вариант подключения включает электронный балласт — усовершенствованное устройство, обеспечивающее более длительный срок службы люминесцентных ламп по сравнению с ранее описанными системами.
В схемах с электронным балластом люминесцентные лампы функционируют на повышенной частоте (до 133 кГц). Это позволяет получать ровный свет без мерцаний.
Современные микросхемы дают возможность собирать специализированные пусковые устройства с низким энергопотреблением и компактными размерами, что позволяет размещать балласт прямо в цоколе лампы, делая возможным создание малогабаритных осветительных приборов, совместимых со стандартными патронами для ламп накаливания.
При этом микросхемы не просто обеспечивают питание светильников, но и плавно подогревают электроды, повышая их производительность и продлевая срок службы. Такие люминесцентные лампы могут использоваться в комбинации с диммерами — устройствами, предназначенными для плавной регулировки яркости света. К лампам с электромагнитными балластами диммеры нельзя подключить.
Электронный балласт представляет собой преобразователь электронапряжения. Компактный инвертор трансформирует постоянный ток в высокочастотный и переменный. Именно этот ток используется для питания нагревателей электродов. С увеличением частоты интенсивность нагрева электродов уменьшается.
Включение преобразователя организовано так, что начальная частота тока остается на высоком уровне, поэтому люминесцентная лампа включается в контур, резонансная частота которого гораздо ниже начальной частоты преобразователя.
Далее частота постепенно снижается, а напряжение на лампе и колебательном контуре возрастает, что приводит контур к резонансу. Интенсивность нагрева электродов при этом также увеличивается, и в определенный момент создаются условия, необходимые для образования газового разряда, в результате чего лампа начинает светить. Осветительный прибор замыкает контур, изменяя режим работы.
При использовании электронных балластов схемы подключения ламп адаптированы так, что регулирующее устройство может подстраиваться под характеристики светильника. Например, со временем люминесцентные лампы требуют более высокого напряжения для создания начального разряда, и балласт может адаптироваться к этим изменениям, обеспечивая необходимое качество освещения.
Таким образом, среди многочисленных преимуществ современных электронных балластов выделяются следующие ключевые моменты:
- высокая энергоэффективность;
- бережный прогрев электродов осветительного прибора;
- плавный запуск лампы;
- отсутствие мерцания;
- возможность эксплуатации в низкотемпературных условиях;
- самостоятельная адаптация под характеристики светильника;
- высокая надежность;
- компактность и небольшой вес;
- увеличение срока службы осветительных устройств.
Недостатков, в свою очередь, всего два:
Порядок подключения
Все необходимые коннекторы и провода обычно включаются в комплект с электронным балластом. Схема подключения представлена на изображении. Также подходящие схемы могут быть найдены в инструкциях к балластам и непосредственно к осветительным приборам.
В описанной схеме лампа загорается в три основных стадии:
- электроды прогреваются, что обеспечивает мягкий и бережный запуск и сохраняет ресурс устройства;
- создается мощный импульс, необходимый для зажигания лампы;
- значение рабочего напряжения стабилизируется, после чего оно подается на светильник.
Современные схемы подключения ламп позволяют отказаться от использования стартера, что исключает риск перегорания балласта при запуске без установленной лампы.
Убираем стартер
Любая схема подключения люминесцентных ламп со стартером имеет небольшую задержку при включении из-за необходимости разогрева биметаллических элементов пускателя.
Учитывая, что срок службы этого компонента довольно ограничен, становится очевидным, что можно обойтись без него. Подключение лампы дневного света без стартера может быть организовано с помощью принудительного подогрева электродов, что достигается за счет подачи напряжения с вторичной обмотки трансформатора (смотрите иллюстрацию ниже).
Имеются лампы, изготовленные с характеристиками, исключающими установку стартера. Обычно они маркируются обозначением (RS), что свидетельствует о наличии быстрого старта.
Замена обычной лампы со стартером на такую, как правило, приводит к перегоранию спиралей, поскольку для их нагрева требуется больше времени.
Электронный балласт
Современные способы включения ламп предполагают использование специального электронного балласта, в разработке которого применяются современные компоненты, объединенные в одну рабочую систему.
Этот тип пускового устройства с высоковольтным запуском имеет следующие особенности:
- Если дроссель для люминесцентных ламп работает с высоким уровнем шума, то электронный балласт функционирует практически бесшумно;
- Потребление энергии значительно снижается;
- При использовании ламп с электронным модулем запуска мерцание отсутствует;
- Такое оборудование занимает минимум места и снижает общий вес осветительного прибора.
Также стоит отметить, что запуск таких ламп проходит быстро и мягко, что сказывается на долговечности всех компонентов и продлевает срок их службы (вдобавок упрощается монтаж).
Перед подключением лампы дневного света с электронным дросселем важно досконально разобраться с тем, как она функционирует (см. изображение ниже).
Балласт нового типа.
При работе схемы, предназначенной для подключения лампы дневного света, переменное напряжение в первую очередь поступает на диодный мост, элементы которого находятся на входе. Затем выпрямленный сигнал передается на фильтр сглаживания (конденсатор С2), после чего его выход попадает на генератор, выполненный на основе двух транзисторов.
Генерирующий модуль нагружен трансформатором с обмотками W1, W2, W3, из которых две обмотки подключены противофазно. Такого подключения достаточно для последовательного срабатывания выходных ключей.
С третьей обмотки, то есть с W3, напряжение поступает непосредственно на люминесцентные лампы.
В заключение нашего обзора схем запуска люминесцентных ламп, необходимо отметить, что разработчики постоянно трудятся над их совершенствованием, благодаря чему на отечественном рынке можно найти самые современные образцы этих устройств. Для потенциальных покупателей важно научиться выбирать из всего предложенного ассортимента именно ту модель, которая удовлетворяет их потребностям.
