Подключение люминесцентной лампы без дросселя: Как зажечь лампу дневного света без дросселя: практические нюансы

Как зажечь лампу дневного света без дросселя: практические нюансы

Лампы дневного света (ЛДС) широко применяются для освещения как больших площадей общественных помещений, так и в качестве бытовых источников света. Популярность люминесцентных ламп обусловлена в большей мере их экономическими характеристиками. По сравнению с лампами накаливания у данного типа ламп высокий КПД, повышенная светоотдача и более долгий срок службы. Однако функциональным недостатком ламп дневного света является необходимость наличия пускового стартера или специального пускорегулирующего устройства (ПРА). Соответственно задача пуска лампы при выходе из строя стартера или при его отсутствии является насущной и актуальной.

Содержание

• 1 Принцип действия лампы дневного света
• 2 Принцип действия стартера
• 3 Принцип действия ЭПРА
• 4 Способы пуска ЛДС без специализированного ПРА
• 5 Заключение

Принцип действия лампы дневного света

Принципиальное отличие ЛДС от лампы накаливания в том, что преобразование электроэнергии в свет происходит благодаря протеканию тока через пары ртути, смешанные с инертным газом в колбе. Ток начинает протекать после пробоя газа высоким напряжением, приложенным к электродам лампы.

1. Дроссель.
2. Колба лампы.
3. Люминесцентный слой.
4. Контакты стартера.
5. Электроды стартера.
6. Корпус стартера.
7. Биметаллическая пластина.
8. Газ.
9. Нити накала лампы.
10. Ультрафиолетовое излучение.
11. Ток разряда.

Образующееся ультрафиолетовое излучение лежит в невидимой для человеческого глаза части спектра. Для его преобразования в видимый световой поток стенки колбы покрывают специальным слоем, люминофором. Меняя состав этого слоя можно получать разные световые оттенки.
Перед непосредственным запуском ЛДС электроды на её концах разогреваются прохождением через них тока или же за счёт энергии тлеющего разряда.

Высокое напряжения пробоя обеспечивает ПРА, который может быть собран по известной традиционной схеме или же иметь более сложную конструкцию.

Принцип действия стартера

На рис. 1 представлено типовое подключение ЛДС со стартером S и дросселем L. К1, К2 – электроды лампы; С1 – косинусный конденсатор, С2 – фильтрующий конденсатор. Обязательным элементом таких схем является дроссель (катушка индуктивности) и стартер (прерыватель). В качестве последнего зачастую используется неоновая лампа с биметаллическими пластинами. Для улучшения низкого коэффициента мощности из-за наличия индуктивности дросселя применяют входной конденсатор (С1 на рис.1).

Рис. 1 Функциональная схема подключения ЛДС

Фазы запуска ЛДС следующие:
1) Разогрев электродов лампы. В этой фазе ток течёт по цепи «Сеть – L – К1 – S – К2 – Сеть». В этом режиме стартер начинает хаотично замыкаться / размыкаться.
2) В момент разрыва цепи стартером S энергия магнитного поля, накопленная в дросселе L, в виде высокого напряжения прикладывается к электродам лампы. Происходит электрический пробой газа внутри лампа.
3) В режиме пробоя сопротивление лампы ниже, чем сопротивление ветви стартера. Поэтому ток течёт по контуру «Сеть – L – К1 – К2 – Сеть». В этой фазе дроссель L выполняет роль реактивного токоограничивающего сопротивления.
Недостатки традиционной схемы пуска ЛДС: звуковой шум, мерцание с частотой 100 Гц, увеличенное время пуска, низкий КПД.

Принцип действия ЭПРА

Электронные ПРА (ЭПРА) используют потенциал современной силовой электроники и являются более сложными, но и более функциональными схемами. Такие устройства позволяют контролировать три фазы запуска и регулировать световой поток. В результате повышается срок службы лампы. Также, из-за питания лампы током более высокой частоты (20÷100 кГц) отсутствует видимое мерцание. Упрощённая схема одной из популярных топологий ЭПРА приведена на рис. 2.

Рис. 2 Упрощённая принципиальная схема ЭПРА
На рис. 2 D1-D4 – выпрямитель сетевого напряжения, С – фильтрующий конденсатор, Т1-Т4 – транзисторный мостовой инвертор с трансформатором Tr. Опционально в ЭПРА могут присутствовать входной фильтр, схема коррекции коэффициента мощности, дополнительные резонансные дроссели и конденсаторы.
Полная принципиальная схема одного из типовых современных ЭПРА приведена на рис 3.

Рис. 3 Схема ЭПРА BIGLUZ
В схеме (рис. 3) присутствуют основные выше названные элементы: мостовой диодный выпрямитель, фильтрующий конденсатор в звене постоянного тока (С4), инвертор в виде двух транзисторов с обвязкой (Q1, R5, R1) и (Q2, R2, R3), дроссель L1, трансформатор с тремя выводами TR1, схема запуска и резонансный контур лампы. Две обмотки трансформатора служат для включения транзисторов, третья обмотка входит в состав резонансного контура ЛДС.

Способы пуска ЛДС без специализированного ПРА

При выходе из строя лампы дневного света возможны две причины:
1) Из строя вышел стартер. В таком случае достаточно заменить стартер. Эту же операцию следует провести при появлении мерцания лампы. В таком случае при визуальном осмотре на колбе ЛДС нет характерных затемнений.
2) Из строя вышла сама ЛДС. Возможно, перегорела одна из нитей электродов. При визуальном осмотре могут быть заметны потемнения на концах колбы. Здесь можно применить известные схемы запуска для продолжения эксплуатации лампы даже с перегоревшими нитями электродов.
Для экстренного запуска лампу дневного света можно подключить без стартера по схеме, приведенной ниже (рис. 4). Здесь роль стартера выполняет пользователь. Контакт S1 замыкается на весь период работы лампы. Кнопка S2 замыкается на 1-2 секунды для зажигания лампы. При размыкании S2 напряжение на ней в момент зажигания будет значительно больше сетевого! Поэтому при работе с такой схемой следует проявлять повышенную осторожность.

Рис. 4 Принципиальная схема запуска ЛДС без стартера
Если требуется быстро зажечь ЛДС со сгоревшими нитями накала, то необходимо собрать схему (рис. 5).

Рис. 5 Принципиальная схема подключения ЛДС со сгоревшей нитью накала
Для дросселя 7-11 Вт и лампы 20 Вт номинал С1 – 1 мкФ с напряжением 630 В. Конденсаторы с меньшим номиналом использовать не стоит.
Автоматические схемы запуска ЛДС без дросселя предполагают использование в качестве ограничителя тока обыкновенной лампы накаливания. Такие схемы, как правило, являются умножителями и питают ЛДС постоянным током, что вызывает ускоренный износ одного из электродов. Однако подчеркнём, что такие схемы позволяют некоторое время запускать даже ЛДС со сгоревшими нитями электродов. Типовая схема подключения люминесцентной лампы без дросселя приведена на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема подключения ЛДС без дросселя

Рис. 7 Напряжение на ЛДС подключенной по схеме (рис. 6) до момента пуска
Как видим на рис. 7 напряжение на лампе в момент пуска доходит до уровня 700 В примерно за 25 мс. Вместо лампы накаливания HL1 можно использовать дроссель. Конденсаторы в схеме рис. 6 следует выбирать в пределах 1÷20 мкФ с напряжением не меньше 1000В. Диоды должны быть рассчитаны на обратное напряжение 1000В и ток от 0,5 до 10 А в зависимости от мощности лампы. Для лампы мощностью 40 Вт будет достаточно диодов, рассчитанных на ток 1.
Ещё один вариант схемы запуска показан на рис 8.

Рис. 8 Принципиальная схема умножителя с двумя диодами
Параметры конденсаторов и диодов в схеме на рис. 8 аналогичны схеме на рис. 6.
Один из вариантов использования низковольтного источника питания приведен на рис. 9. На основе такой схемы (рис. 9) можно собрать беспроводную лампу дневного света на аккумуляторе.

Рис. 9 Принципиальная схема подключения ЛДС от низковольтного источника питания
Для вышеприведенной схемы необходимо намотать трансформатор с тремя обмотками на одном сердечнике (кольце). Как правило, первой наматывают первичную обмотку, затем главную вторичную (на схеме обозначена, как III). Для транзистора необходимо предусмотреть охлаждение.

Заключение

При выходе из строя стартера лампы дневного света можно применить экстренный «ручной» запуск или простые схемы питания постоянным током. При использовании схем на основе умножителей напряжения есть возможность запускать лампу без дросселя, используя лампу накаливания. Работая на постоянном токе, отсутствует мерцание и шум ЛДС, однако уменьшается срок службы.
В случае перегорания одной или двух нитей катодов люминесцентной лампы её можно продолжать эксплуатировать некоторое время, применяя упомянутые схемы с повышенным напряжением.

Подключение люминесцентных ламп без дросселя и стартера

К сожалению, даже подключенные к современной электронной пускорегулирующей аппаратуре (ЭПРА) люминесцентные лампы перегорают. Такое случается с большими светильниками, и с компактными люминесцентными лампами (КЛЛ), более известными как экономлампы. И если сгоревшую электронику починить можно, то лампу с перегоревшей нитью попросту выбрасывают.

Понятно, что если у лампы, подключенной до дросселя со стартером или к ЭПРА, перегорит одна из нитей накала, то светильник уже не включится. Кроме того, старая «брежневская» схема подключения имеет ещё несколько недостатков: затяжной запуск стартером, сопровождающийся раздражающими миганиями; мерцание лампы с удвоенной частотой сети.

Однако выход прост — запитать люминесцентную лампу не переменным, а постоянным током, и чтобы не использовать капризные стартеры, нужно приложить при запуске повышенное напряжение сети. Таким образом, мало того, что источник света перестанет мерцать, но и после подключения по новой схеме даже перегоревшая люминесцентная лампа проработает ещё не один год.

Для запуска с умноженным напряжением сети не понадобится нагревать спирали — электроны для начальной ионизации будут вырваны уже при комнатной температуре, даже из перегоревших спиралей. Так как не нужен нагрев до температуры 800–900 градусов для тлеющего стартового разряда, то резко продлевается срок службы любой люминесцентной лампы, и с целыми спиралями. После запуска, кусочки нитей становятся теплыми за счет стабильного потока электронов. Простейшая схема, имеющая эти преимущества, следующая:

На рисунке показана схема двухполупериодного выпрямителя с удвоением напряжения, здесь лампа загорается мгновенно

При подключении по такой схеме нужно соединить вместе оба внешних вывода каждой нити накала лампы — без разницы, перегоревшие они, или целые.

Конденсаторы С1, С4 нужны неполярные с рабочим напряжением более чем в 2 раза больше сетевого (например, МБМ не ниже 600 вольт). В этом и есть главный минус схемы — в ней применяются два конденсатора большой емкости, на высокое напряжение. Такие конденсаторы имеют значительные габариты.

Конденсаторы С2, С3 тоже нужны неполярные и желательно, чтобы они были слюдяными на напряжение 1000 В. На диодах Д1, Д4 и конденсаторах С2, С3 напряжение подскакивает до 900 В, чем обеспечивается надежное зажигание холодной лампы. Также эти две емкости способствуют подавлению радиопомех. Светильник можно зажечь и без этих конденсаторов и диодов, но с ними включение становится более безотказным.

Резистор нужно намотать самостоятельно из нихромовой или манганиновой проволоки. Рассеиваемая на нем мощность значительна, так как светящаяся люминесцентная лампа не имеет своего внутреннего сопротивления.

Подробные номиналы элементов схемы в зависимости от мощности светильника приведены в таблице:

Диоды можно использовать необязательно указанные в таблице, а аналогичные современные, главное, чтоб они подходили по мощности.

Чтобы зажечь неподдающуюся лампу на один из концов наматывают колечко из фольги и соединяют его проводком со спиралью на противоположной стороне. Такой ободок шириною в 50 мм вырезается из тонкой фольги и приклеивается к колбе лампы.

Следует заметить, что люминесцентная лампа вовсе не предназначена для работы на постоянном токе. При таком питании световой поток от неё со временем ослабевает из-за того, что пары ртути внутри трубки постепенно собираются возле одного из электродов. Хотя, восстановить яркость свечения достаточно легко, нужно лишь перевернуть лампу, поменяв местами плюс с минусом на её концах. А чтобы вовсе не разбирать светильник, имеет смысл заранее установить в нем переключатель.

В цоколе маленькой КЛЛ уместить такую схему, разумеется, не получиться. Но и зачем это нужно! Можно же всю схему пуска собрать в отдельной коробке и через длинные провода подсоединить к светильнику. Важно из энергосберегающей лампы вытянуть всю электронику, а также соединить два вывода каждой её нити накоротко. Главное, не забыть, и не всунуть в такой самодельный светильник исправную лампу.

Рекомендуем также прочитать:

1. Подключение люминесцентных ламп с дросселем.
2. ЭПРА для люминесцентных ламп

 

Автор: Виталий Петрович, Украина, Лисичанск.

 

---

 

Нужен ли дроссель для светодиодных трубок?

Люминесцентные лампы могут быть не самыми эффективными лампами, которые вы можете купить, но они по-прежнему являются настоящим инженерным достижением.

Принцип их работы заключается в том, что через герметичную газовую трубку проходит ток, который возбуждает пары ртути и запускает УФ-излучение, которое заставляет люминофорное покрытие внутри трубки светиться.

Чтобы первоначальный всплеск тока привел к срабатыванию ртути, необходимо увеличить ток, обеспечиваемый дросселем, который также снижает ток при необходимости.

А как насчет светодиодных ламп – нужен ли им такой же дроссель?

Светодиодные трубчатые лампы не нуждаются в дросселе, но в них есть технология, называемая драйвером. Драйверы светодиодов чередуют переменный ток более высокого напряжения с необходимым для лампы постоянным током низкого напряжения и защищают его от колебаний.

Чтобы вы поняли это полностью, я объясню вам:

• Зачем нужен дроссель в люминесцентных лампах
• Является ли дроссель и балласт одним и тем же
• Почему в светодиодных трубчатых светильниках не используется дроссель и что они используют вместо него

Какова функция дросселя в люминесцентных лампах?

Дроссель в люминесцентной лампе имеет две функции, хотя обе они связаны с регулированием тока.

Во-первых, у него есть жизненно важная функция — усиление тока при первом включении света.

Этот первоначальный всплеск необходим для запуска ионизации в трубке, когда атомы ртути в парах возбуждают и излучают ультрафиолетовый свет.

Как только зажигание достигнуто и трубка начинает светиться, срабатывает вторая функция дросселя, ограничивающая ток.

После того, как лампочка горит, ей не требуется такой же высокий уровень мощности, проходящий через нее, и на самом деле это может быть небезопасно.

Причина небезопасности в том, что после ионизации газ имеет отрицательное сопротивление.

Поскольку он имеет отрицательное сопротивление, неконтролируемый ток будет продолжать увеличиваться по мере прохождения через трубку.

В конце концов это повредит лампу.

Таким образом, задача дросселя — снизить ток и ограничить его до безопасного уровня.

Затем ток будет поддерживаться относительно постоянным до тех пор, пока цепь не разомкнется при переводе переключателя в положение «выключено».

Это предусмотрено конструкцией – дроссель представляет собой катушку.

Когда ток проходит через катушку, она создает магнитное поле, которое затем блокирует прохождение большей части переменного тока, ограничивая его.

Это свойство называется индуктивностью.

Дроссель и балласт — это одно и то же?

Когда вы говорите о дросселе или балласте в люминесцентных лампах и лампах, это разные названия одной и той же технологии.

Часто их называют балластными дросселями, чтобы еще больше запутать ситуацию.

Будь то дроссель или балласт, они делают одно и то же — создают начальный всплеск, вызывающий необходимую реакцию в лампе перед созданием магнитного поля, которое ограничивает прохождение тока.

Путаницу усугубляет тот факт, что «электронный дроссель» также может означать разные вещи в разных областях, например, электронный дроссель в автомобиле.

Все, что вам нужно знать, это то, что когда речь идет об освещении КЛЛ, дроссель и балласт — это одно и то же.

Требуются ли дроссели для светодиодных ламп?

Итак, теперь, когда мы полностью понимаем дроссель или балласт для люминесцентных ламп, нужна ли такая же технология для светодиодных трубок?

Ну ответ вроде.

У них нет дросселя, но есть драйвер светодиода, который выполняет аналогичную работу, но отличается.

Светодиодам не нужен такой же всплеск, чтобы вызвать реакцию.

Для диодов требуется постоянный постоянный ток, который необходимо контролировать при более низком напряжении для защиты света.

Это работа драйвера светодиодов. Он действует как источник питания постоянного тока, преобразуя переменный ток более высокого напряжения в постоянный ток более низкого напряжения, который необходим светодиоду.

Так что это похоже на дроссель в том, что он регулирует ток. Тем не менее, технически это другой тип оборудования.

Внутренние и внешние драйверы

Большинство светодиодных ламп, которые вы найдете в магазинах электротоваров, имеют драйверы, встроенные в лампу. Это значительно упрощает установку их в существующие светильники — все, что вам нужно сделать, это удалить или обойти существующий балласт.

Однако это отрицательно влияет на качество лампы.

Это потому, что детали драйвера должны быть меньше, чтобы поместиться внутри, что делает их менее эффективными.

Он также увеличивает нагрев внутри лампы, что со временем сокращает срок службы диодов.

Если вы ищете светодиодные трубки с внешними драйверами, их достаточно легко найти, но вам нужно будет установить драйвер в светильник или цепь, что может потребовать гораздо больше работы.

Преимущество заключается в более надежном драйвере, который лучше регулирует ток, что увеличивает срок службы вашей светодиодной трубки.

Срок службы светодиодных трубок с внутренними драйверами почти удвоится по сравнению с люминесцентными лампами (примерно с 30 000 часов до 50 000), но если вам нужна наиболее эффективная система освещения, доплата за обновление до системы с внешним драйвером послужит вам лучше в долгосрочная перспектива.

Есть и третий вариант. В то время как светодиодные трубчатые светильники лучше всего работают с драйвером, вы можете купить варианты «подключи и работай», предназначенные для работы с существующими балластами.

Это самый простой вариант модернизации — замените люминесцентную лампу на светодиодную, и все готово.

Однако вы получите другую надежность, потому что светодиоды действительно должны использовать драйвер. Балласт может сгореть и, скорее всего, выйдет из строя.

Модернизация светильника с помощью специального драйвера, разработанного для светодиодов, — лучший выбор, если вам нужны все преимущества долговечных и энергоэффективных светодиодов.

Заключительные слова

В начале я сказал, что люминесцентные лампы умны, а дроссели и балласты, используемые для их правильной и эффективной работы, также являются результатом довольно блестящей инженерной мысли.

Но они не подходят для светодиодных трубчатых ламп. Драйверы светодиодов

могут выполнять ту же работу, что и дроссели, но они предназначены для использования со светодиодами и будут поддерживать свечение диодов дольше и сделают свет максимально безопасным.

Если вы установили светодиодные трубчатые светильники у себя дома или на рабочем месте, какие лампы вы выбрали с внутренними или внешними драйверами?

Вы рассматриваете возможность перехода с флуоресцентных ламп?

Ищете светодиодную лампу, но не знаете, какой тип вам нужен?

Воспользуйтесь моим бесплатным выбором лампочек и выберите нужную лампочку за несколько кликов.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЛАМПОЧКУ

Балласт для люминесцентных ламп — Электротехника Stack Exchange

У меня в гараже есть пара старых люминесцентных ламп. Один работает нормально. Он имеет обычную схему балласта с последовательным дросселем вместе с конденсатором коррекции коэффициента мощности, подключенным между L и N.

Другой работает несколько минут, но затем издает тревожный звук. Это говорит о том, что что-то внутри перегревается. Так было с тех пор, как он был установлен.

Когда я открыл светильник, я обнаружил, что вместо обычного балласта в нем есть конденсатор, включенный ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО с дросселем. Конденсатор 8,4 мкФ, и маркировка указывает, что он содержит внутренний резистор.

Провел замеры дросселя и конденсатора с помощью моста LCR. L = 500 мГн, R = 22 Ом. C = 8,4 мкФ, R = 2 кОм.

Я не понимаю, как работает этот необычный балласт. Его неправильно подключили? Внутренний резистор 2K внутри конденсатора нагревается? Если бы конденсатор был подключен напрямую к 230 В, как обычно, внутренний резистор 2 кОм рассеивал бы около 26 Вт!

Я попробовал симуляцию в LTSpice, чтобы получить некоторое представление о рассеиваемой мощности на внутреннем резисторе конденсатора.

Моделирование люминесцентной лампы сложно, поэтому для простоты я предполагаю, что она ведет себя как 100-омный резистор после удара лампы.

Согласно моделированию, при подаче 230 В среднеквадратичного значения мощность, рассеиваемая в «лампе», составляет около 63 Вт, что, вероятно, соответствует действительности. Рассеиваемая мощность на внутреннем резисторе конденсатора составляет около 40 Вт, что кажется слишком большим. Может ли быть так, что внутренний резистор конденсатора со временем изменился и стал намного меньше, чем должен быть?

Вот модель LTSpice (трубчатые нагреватели и стартер не включены)

Вот более обычная схема балласта, включая конденсатор коррекции мощности (также показаны стартер и нагреватели):-

Ниже я нашел статью, в которой описывается двухтрубная система опережения-запаздывания, упомянутая Neil_UK.

https://sound-au.com/lamps/fluorescent.html

В моем случае это только одна трубка, хотя информация внутри фитинга предполагает, что есть варианты с двумя трубками, у которых есть пара гнезд на каждом конце.

Резистор, включенный параллельно конденсатору, не упоминается.

Вот моя попытка аппроксимировать рассеиваемую мощность в резисторе 2K…

Я использую цифры, опубликованные в следующей статье в формате PDF: —

https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwiRpp6s6fj5AhWOgVwKHeqZArwQFnoECAMQAQ&url=https://www.kupferinstitut .de/fileadmin/user_upload/kupferinstitut.de/de/Documents/Shop/Verlag/Downloads/Anwendung/Elektrotechnik/s180FluorescentLamps.pdf&usg=AOvVaw366LAFMLSgN8FigtYxjWIC

В статье указано, что ток в лампе мощностью 58 Вт составляет 0,67 А. Это не объясняет, как получена эта цифра, но он, кажется, знает, о чем говорит 🙂 Я предполагаю, что он имеет в виду среднеквадратичное значение 0,67 А.

На самом деле у меня есть лампа мощностью 85 Вт, но для расчетов я приму 58 Вт.

Ссылаясь на схему, у нас есть общий ток 0,67 A rms, протекающий через конденсатор и параллельный резистор. Для простоты я буду предполагать, что ток синусоидальный (статья в формате PDF указывает, что это разумное приближение).