Схема питания сгоревшей лампы дневного света. Правильное подключение лампы дрл

Предлагаем два варианта подключения люминисцентных ламп, без использования дросселя.

Вариант 1.

Все люминесцентные светильники, работающие от сети переменного тока (кроме светильников с высокочастотными преобразователями), излучают пульсирующий (с частотой 100 пульсаций в секунду) световой поток. Это действует утомляюще на зрение людей, искажает восприятие вращающихся узлов в механизмах.
Предлагаемый светильник собран по общеизвестной схеме электропитания люминесцентной лампы выпрямленным током, отличающейся введением в нее конденсатора большой емкости марки К50-7 для сглаживания пульсаций.

При нажатии на общую клавишу (см. схему 1) срабатывает кнопочный выключатель 5В1, подсоединяющий светильник к электросети, и кнопка 5В2, замыкающая своими контактами цепь накала люминесцентной лампы ЛД40. При отпускании клавиш выключатель 5В1 остается включенным, а кнопка SВ2 размыкает свои контакты, и от возникающей ЭДС самоиндукции лампа зажигается. При вторичном нажатии на клавишу выключатель SВ1 размыкает свои контакты, и светильник гаснет.

Описание включающего устройства не привожу из-за его простоты. Для равномерного износа нитей накала лампы полярность ее включения следует менять примерно через 6000 часов работы.Световой поток, излучаемый светильником, практически не имеет пульсаций.

Схема 1. Подключения люминисцентной лампы с перегоревшей нитью (вариант 1.)

В таком светильнике можно применять даже лампы с одной перегоревшей нитью. Для этого ее выводы замыкают на цоколе пружинкой из тонкой стальной струны, и лампа вставляется в светильник так, чтобы на замкнутые ножки поступал «плюс» выпрямленного напряжения (верхняя нить на схеме).
Вместо конденсатора марки КСО-12 на 10000 пф, 1000 В может быть использован конденсатор из вышедшего из строя стартера для ЛДС.

Вариант 2.

Основная причина выхода из строя люминесцентных ламп та же, что и ламп накаливания — перегорание нити накала. Для стандартного светильника люминесцентная лампа с такого рода неисправностью, конечно же, непригодна, и ее приходится выбрасывать. Между тем по другим параметрам ресурс лампы с перегоревшей нитью накала часто остается далеко не выработанным.
Одним из способов «реанимации» люминесцентных ламп является применение холодного (мгновенного) зажигания. Для этого хотя бы один из катодов должен об-
ладать эмиссионной активностью (см. схему, реализующую указанный способ).

Устройство представляет собой диодно-конденсаторный умножитель с кратностью 4(см.схему 2). Нагрузкой служит цепь из последовательно соединенных газоразрядной лампы и лампы накаливания. Их мощности одинаковы (40 Вт), номинальные напряжения питания также близки по величине (соответственно 103 и 127 В). Вначале при подаче переменного напряжения сети 220 В устройство работает как умножитель. В результате к лампе оказывается приложенным высокое напряжение, которое и обеспечивает «холодное» зажигание.

Схема 2. Еще один вариант подключения люминисцентной лампы с перегоревшей нитью.

После возникновения устойчивого тлеющего разряда устройство переходит в режим двухполупериодного выпрямителя, нагруженного активным сопротивлением. Эффективное напряжение на выходе мостовой схемы практически равно сетевому. Оно распределяется между лампами Е1.1 и Е1.2. Лампа накаливания выполняет функцию токоограничивающего резистора (балласта) и вместе с тем она используется как осветительная, что повышает КПД установки.

Заметим, что люминесцентная лампа представляет фактически своего рода мощный стабилитрон, так что изменения величины питающего напряжения сказываются главным образом на свечении (яркости) лампы накаливания. Поэтому, когда напряжение сети отличается повышенной нестабильностью, лампу Е1_2 нужно взять мощностью 100 Вт на напряжение 220 В.
Совместное применение двух разнотипных источников света, взаимодополняющих друг друга, приводит к улучшению светотехнических характеристик: уменьшаются пульсации светового потока, спектральный состав излучения ближе к естественному.

Устройство не исключает возможности использования в качестве балласта и типового дросселя. Его включают последовательно на входе диодного моста, например, в разрыв цепи вместо предохранителя. При замене диодов Д226 на более мощные — серии КД202 или блоки КД205 и КЦ402 (КЦ405) умножитель позволяет питать люминесцентные лампы мощностью 65 и 80 Вт.

Правильно собранное устройство не требует наладки. В случае нечеткого зажигания тлеющего разряда либо при отсутствии такового вообще при номинальном сетевом напряжении следует изменить полярность подсоединения люминесцентной лампы. Предварительно необходимо произвести отбор перегоревших ламп для выявления возможности работать в данном светильнике.

Недавно посмотрел на целую коробку сгоревших энергосберегающих ламп, в основном с хорошей электроникой, но перегоревшими нитями накала люминисцентной лампы, и подумал – надо куда-то всё это добро применить. Как известно, ЛДС со сгоревшими нитями накала надо питать выпрямленным током сети с использованием бесстартерного устройства запуска. При этом нити накала лампы шунтируют перемычкой и на который подают высокое напряжение для включения лампы. Происходит мгновенное холодное зажигание лампы, резким повышением напряжения на ней, при пуске без предварительного подогрева электродов.

И хотя зажигание с холодными электродами является для более тяжелым режимом, чем включение обычным образом, этот метод позволяет ещё долгое время использовать люминисцентную лампу для освещения. Как известно, зажигание лампы с холодными электродами требует повышенного напряжения до 400...600 В. Реализуется это простым выпрямителем, напряжение выхода которого будет почти в два раза выше входного сетевого 220В. В качестве балласта устанавливается обычная маломощная лампочка накаливания, и хотя использование лампы вместо дросселя снижает экономичность такого светильника, если использовать лампы накаливания на напряжение 127 В и её включить в цепь постоянного тока последовательно с лампой, то будем иметь достаточную яркость.

Диоды любые выпрямительные, на напряжение от 400В и ток 1А, можно и советские коричневые КЦ-шки. Конденсаторы так-же с рабочим напряжением не менее 400В.

Данное устройство работает как удвоитель напряжения, выходное напряжение которого приложено к катоду - аноду ЛДС. После зажигания лампы устройство переходит в режим двуполупе-риодного выпрямления с активной нагрузкой и напряжение одинаково распределено между лампами EL1 и EL2, что справедливо для ЛДС мощностью 30 - 80 Вт, имеющих рабочее напряжение в среднем около 100 В. При таком включении схемы, световой поток лампы накаливания будет составлять примерно четверть от потока ЛДС.

Для люминисцентной лампоы мощностью 40 Вт необходима лампа накаливания 60 Вт, 127 В. Ее световой поток составит 20 % от потока ЛДС. А для ЛДС мощностью 30 Вт можно применить две лампы накаливания на 127 В по 25 Вт каждая, включив их параллельно. Световой поток этих двух ламп накаливания - около 17 % светового потока ЛДС. Такое увеличение светового потока лампы накаливания в комбинированном светильнике объясняется тем, что они работают при напряжении, близком к номинальному, когда их световой поток приближается к 100 %. В то же время, при напряжении на лампе накаливания около 50 % от номинального, их световой поток составляет всего лишь 6,5 %, а потребляемая мощность - 34 % от номинальной.

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.

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. Нити накала лампы.
9. Ультрафиолетовое излучение.
10. 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) . 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) . 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.

Лампы дневного света (ЛДС) - это первые экономичные приборы, которые появились после традиционных светильников с нитью накаливания. Они относятся к газоразрядным устройствам, где обязательно требуется элемент, ограничивающий мощность в электрической цепи.

Назначение дросселя

Дроссель для ламп дневного света управляет напряжением, подаваемым на электроды лампы. Кроме того, у него есть следующие назначения:

• защита от скачков напряжения;
• разогрев катодов;
• создание высокого напряжения для запуска лампы;
• ограничение силы электрического тока после пуска;
• стабилизация процесса горения лампы.

Для экономии дроссель подключается на две лампы.

Принцип действия электромагнитного пускорегулирующего устройства (ЭмПРА)

Первая которая была создана и применяется до сих пор, включает элементы:

• дроссель;
• стартер;
• два конденсатора.

Схема лампы дневного света с дросселем подключается в сеть на 220 В. Все детали, соединенные вместе, называются электромагнитным балластом.

При подаче питания замыкается цепь вольфрамовых спиралей лампы, и включается стартер в режиме тлеющего разряда. Через лампу ток пока не проходит. Нити постепенно разогреваются. Контакты стартера в исходном состоянии разомкнуты. Один из них выполнен биметаллическим. Он сгибается при нагревании от тлеющего разряда и замыкает цепь. При этом ток возрастает в 2-3 раза и катоды лампы разогреваются.

Как только замкнутся контакты стартера, разряд в нем прекращается и начинает остывать. В результате подвижный контакт размыкается и происходит самоиндукция дросселя в виде значительного импульса напряжения. Его достаточно, чтобы электроны пробили газовую среду между электродами и лампа зажглась. Через нее начинает проходить номинальный ток, который затем снижается в 2 раза по причине падения напряжения на дросселе. Стартер постоянно остается в выключенном состоянии (контакты разомкнуты), пока ЛДС горит.

Таким образом, балласт запускает лампу и в дальнейшем поддерживает ее в активном состоянии.

Достоинства и недостатки ЭмПРА

Электромагнитный дроссель для ламп дневного света отличается низкой ценой, простотой конструкции и высокой надежностью.

Кроме того, имеются недостатки:

• пульсирующий свет, приводящий к усталости глаз;
• до 15 % теряется электроэнергия;
• шумы в момент запуска и при работе;
• лампа плохо запускается при низкой температуре;
• большие размеры и вес;
• длительный запуск лампы.

Обычно гудение и мерцание лампы происходят при нестабильном питании. Балластники производят с разными уровнями шума. Чтобы его уменьшить, можно выбрать подходящую модель.

Лампы и дроссели подбираются равными друг другу по мощности, иначе срок службы светильника значительно сократится. Обычно их поставляют в комплекте, а замену балласта делают устройством с теми же параметрами.

В комплекте с ЭмПРА стоят недорого, и для них не нужна настройка.

Для балластника характерным является потребление реактивной энергии. Для снижения потерь параллельно сети питания подключается конденсатор.

Электронный балласт

Все недостатки электромагнитного дросселя необходимо было устранить, и в результате исследований был создан электронный дроссель для ламп дневного света (ЭПРА). Схема представляет собой единый блок, производящий запуск и поддерживание процесса горения путем формирования заданной последовательности изменения напряжения. Подключить его можно с помощью прилагаемой к модели инструкции.

Дроссель для ламп дневного света электронного типа имеет достоинства:

• возможность мгновенного запуска или с любой задержкой;
• отсутствие стартера;
• отсутствие моргания;
• повышенная светоотдача;
• компактность и легкость устройства;
• оптимальные режимы работы.

ЭПРА дороже электромагнитного устройства из-за сложной электронной схемы, которая включает фильтры, коррекцию коэффициента мощности, инвертор и балласт. В некоторых моделях устанавливается защита от ошибочного запуска светильника без ламп.

В отзывах пользователей говорится об удобстве применения ЭПРА в энергосберегающих ЛДС, которые встраиваются непосредственно в цоколи для обычных стандартных патронов.

Как запустить люминесцентную лампу с помощью ЭПРА?

При включении от электронного балласта на электроды подается напряжение, и происходит их разогрев. Затем на них поступает мощный импульс, зажигающий лампу. Он образуется путем создания колебательного контура, входящего в резонанс перед разрядом. Таким путем хорошо подогреваются катоды, испаряется вся ртуть в колбе, благодаря чему происходит легкий запуск лампы. После возникновения разряда резонанс колебательного контура тут же прекращается и напряжение снижается до рабочего.

Принцип работы ЭПРА похож на вариант с электромагнитным дросселем, так как лампа запускается которое затем снижается до постоянной величины и поддерживает разряд в лампе.

Частота тока достигает 20-60 кГц, за счет чего мерцание исключено, а КПД становится выше. В отзывах часто предлагается заменить электромагнитные дроссели на электронные. Важно, чтобы они подходили по мощности. Схема может создавать мгновенный пуск или с постепенным нарастанием яркости. Холодный пуск производить удобно, но при этом срок службы светильника становится намного меньше.

Лампа дневного света без стартера, дросселя

ЛДС можно включать без громоздкого дросселя, используя вместо него простую лампу накаливания с аналогичной мощностью. В данной схеме стартер также не нужен.

Подключение производится через выпрямитель, в котором напряжение удваивается с помощью конденсаторов и поджигает лампу без разогрева катодов. Последовательно с ЛДС через фазный провод включается лампа накаливания, ограничивающая ток. Конденсаторы и диоды выпрямительного моста следует подбирать с запасом по допустимому напряжению. При питании ЛДС через выпрямитель колба с одной стороны скоро начнет темнеть. В таком случае надо изменить полярность питания.

Дневного света без дросселя, где вместо него применяется активная нагрузка, дает слабую яркость.

Если вместо лампы накаливания установить дроссель, лампа будет светиться заметно сильней.

Проверка исправности дросселя

Когда ЛДС не горит, причина кроется в неисправности электропроводки, самой лампы, стартера или дросселя. Простые причины выявляются тестером. Перед тем как проверить дроссель лампы дневного света мультиметром, следует отключить напряжение и разрядить конденсаторы. Затем переключатель прибора устанавливается в режим прозвонки или на минимальный предел измерения сопротивления и определяются:

• целостность обмотки катушки;
• электросопротивление обмотки;
• межвитковое замыкание;
• обрыв в обмотке катушки.

В отзывах предлагается проверять дроссель, подключив его к сети через лампу накаливания. При она горит ярко, а исправная - вполнакала.

При обнаружении неисправности дроссель проще заменить, поскольку ремонт может обойтись дороже.

Чаще всего в схеме выходит из строя стартер. Для проверки его работоспособности вместо него подключают заведомо исправный. Если лампа так и не зажигается, значит, причина в другом.

Дроссель также проверяют с применением исправной лампы, подключив от него два провода к ее цоколю. Если лампа загорится ярко, значит, дроссель работоспособен.

Заключение

Дроссель для ламп дневного света совершенствуется в направлении улучшения технических характеристик. Электронные устройства начинают вытеснять электромагнитные. Вместе с тем продолжают применяться старые варианты моделей в связи с их простотой и низкой ценой. Необходимо разбираться во всем многообразии типов, правильно их эксплуатировать и подключать.