Основные недостатки пускателей
Главным минусом стартеров является ненадежность конструкции. Отказ запускающего механизма провоцирует фальстарт – визуализируются несколько вспышек света до начала полноценного светового потока. Такие неполадки снижают ресурс вольфрамовых нитей лампы.
Пусковые аппараты образуют внушительные потери энергии и понижают КПД устройства лампы. К недостаткам также относится зависимость от напряжения и значительный разброс времени срабатывания электродов
У люминесцентных ламп со временем наблюдается повышение рабочего напряжения, тогда как у стартера, наоборот, чем выше срок службы, тем ниже напряжение зажигания тлеющего разряда. Таким образом выходит, что включенная лампа может провоцировать его срабатывание, из-за чего свет погаснет.
Разомкнувшиеся контакты пускателя вновь зажигают свет. Все эти процессы осуществляется в доли секунды и пользователь может наблюдать только мерцание.
Пульсирующий эффект вызывает раздражение сетчатки глаза, а также приводит к перегреванию дросселя, снижению его ресурса и выходу из строя лампы.
Такие же негативные последствия ожидают и от значительного разброса времени контактной системы. Его зачастую недостаточно для полноценного предварительного разогрева катодов лампы.
В итоге прибор загорается после воспроизведения ряда попыток, что сопровождаются увеличенной длительностью процессов перехода.
Если стартер подключен в цепь одноламповой схемы, в этом случае нет возможности снизить световую пульсацию.
С целью снижения негативного эффекта рекомендуется использовать такого рода схемы только в помещениях, где применены группы ламп (по 2-3 образца), включать которые необходимо в разные фазы трехфазной цепи.
Характеристики и маркировка
Необходимо выделить несколько основных характеристик прибора:
Срок службы. Филипс, например, утверждает, что его устройства способны выдержать 6 тысяч включений. Недалеко от него и Осрам. Но это при условии нормальных параметров напряжения в сети и многих других факторов.
Нормальный температурный режим. ГОСТ предусматривает необходимый разброс температур от +5 до 55. Если нужно использовать лампу в иных условиях, то потребуется поиск специального пускателя (есть такие, но дороже).
Время подогрева катодов. Другими словами, продолжительность периода, когда электроды замкнуты
Разброс по этой характеристике у производителей большой, так что нужно обращать внимание на рекомендации изготовителя осветительной части устройства.
Тип конденсатора в стартере. Наш производитель использует изделие из фольги, что является пережитком, но дешевле
Стартер может работать без конденсатора (или с вышедшим из строя), однако, срок службы прибора будет уменьшаться.
Номинальное напряжение. Подключив в 220 Вольт пускатель на 127, можно испортить всю систему в один момент.
Отечественная маркировка несколько отличается от западной, но можно объединить их в единое целое.
Наш ГОСТ:
- С большая – стартер.
- Цифры перед ней определяют мощность лампы (60, 90, 120).
- Цифры после говорят о напряжении (127 и 220).
Например, 90С – 220. Маркировка утверждает, что устройство рассчитано на лампу, мощностью 90 Ватт и напряжение 220 Вольт.
Западная маркировка:
- Лампы от 4 до 80 Вт с напряжением 220 Вольт – S10, FS-U, ST111.
- Напряжение 127 и мощность до 22 ватт – S2, FS-2, ST151.
Принцип работы люминесцентного светильника
Как работает люминесцентная лампа? Сначала образуются свободно движущиеся электроны. Это происходит в момент включения питающего переменного напряжения в областях вокруг вольфрамовых нитей накаливания внутри стеклянного баллона.
Эти нити за счет покрытия их поверхности слоем из легких металлов по мере нагрева создают эмиссию электронов. Внешнего напряжения питания пока недостаточно для создания электронного потока. Во время движения эти свободные частицы выбивают электроны с внешних орбит атомов инертного газа, которым заполнена колба. Они включаются в общее движение.
На следующем этапе в результате совместной работы стартера и электромагнитного дросселя создаются условия для увеличения силы тока и образования тлеющего разряда газа. Теперь наступает время организации светового потока.
Движущиеся частицы обладают достаточной кинетической энергией, необходимой для перевода электронов атомов ртути, входящей в состав лампы в виде небольшой капли металла, на более высокую орбиту. При возвращении электрона на прежнюю орбиту высвобождается энергия в виде света ультрафиолетового спектра. Преобразование в видимый свет происходит в слое люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы.
Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе
Это устройство работает с момента старта и на протяжении всего процесса свечения. На разных этапах задачи, выполняемые им, различны и могут быть разделены на:
- включение светильника в работу;
- поддержание нормального безопасного режима.
На первом этапе используется свойство катушки индуктивности создавать импульс напряжения большой амплитуды за счет электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции при прекращении протекания переменного тока через ее обмотку. Амплитуда этого импульса напрямую зависит от величины индуктивности. Он, суммируясь с переменным сетевым напряжением, позволяет кратковременно создать между электродами напряжение, достаточное для разряда в лампе.
При созданном постоянном свечении дроссель выполняет роль ограничивающего электромагнитного балласта для цепи дуги с низким сопротивлением. Его цель теперь – стабилизация работы для исключения дугового замыкания. При этом используется высокое индуктивное сопротивление обмотки для переменного тока.
Принцип работы стартера люминесцентной лампы
Устройство предназначено для управления процессом запуска светильника в работу. При первоначальном подключении сетевого напряжения оно полностью прикладывается к двум электродам стартера, между которыми существует небольшой промежуток. Между ними возникает тлеющий разряд, в котором температура увеличивается.
Один из контактов, выполненный из биметалла, имеет возможность под действием температуры изменять свои размеры, изгибаться. В этой паре он выполняет роль подвижного элемента. Возрастание температуры приводит к быстрому замыканию электродов между собой. По цепи начинает протекать ток, это приводит к понижению температуры.
Через небольшой промежуток времени происходит разрыв цепи, что является командой для вступления в работу ЭДС самоиндукции дросселя. Последующий процесс был описан выше. Стартер понадобится только на этапе следующего включения.
Общие положения
Стартёры разных модификаций и видов конструктивно между собой очень похожи. Составными частями стартера являются малогабаритная газоразрядная лампа, колба, которая изготавливается из стекла, а внутрь ее помещается инертный газ.
Лампа располагается внутри корпуса, который изготавливается из металла или разновидностей пластика, и может иметь отверстие в верхней части прибора. Стартеры, теплового действия и работающие по принципу тлеющего разряда, оснащаются конденсатором, который предназначен для сглаживания скачков напряжения и гашения дуги.
Также конденсатор служит для снижения радиопомех, подключается он параллельно к контактам стартера.
Пускатель электронного типа
Происходящие в пусковых приборах процессы не поддаются управлению. На их работоспособность большое влияние оказывают температурные перепады в помещении. Так, если температура ниже нуля градусов, то нагревание электродов будет замедленным, следовательно, устройству потребуется большее количество времени, чтобы зажечь свет. Помимо этого, при повышенной температуре контакты при спайке друг с другом могут перегорать, что негативно отразиться на спиралях светильника. Перегрев приводит к его выходу из строя.
Однако, несмотря на, казалось бы, корректное функционирование лампы, она рано или поздно может сломаться. За счет продолжительности сохранности накала контактов в световом устройстве происходит снижение его производственного потенциала. Как раз для ликвидации такого недостатка в микросхеме зажигателя созданы достаточно сложные системы, в основе которых лежат микросхемы. Такие конструкции и схемы имитируют процесс замыкания пускателя электронного типа.
ЭПРА
Схема, как устройства работают при запуске лампы
Алгоритм зажигания лампочки и роль пускового прибора в ее работе представлены на схеме:
- после подачи электротока на светильник, в работу включается пусковой аппарат, и все напряжение переходит на разогревание его контактов;
- на контактах сила тока 30-50 мА, и возникает эффект тлеющего разряда, разогревающего биметаллические пластины. Под воздействием высокой температуры пластины изгибаются;
- вследствие этого пластины замыкают электроцепь, и по ней идет ток, разогревающий ламповые катоды;
- величину проходящего по цепи электротока ограничивает дроссель, пока электроды в лампочке не разогреются до температуры 800 градусов;
- в результате процесса разогрева повышается электронная эмиссия, способствующая облегчению газового пробоя;
- работа стартера закончилась, и биметаллические катоды остывают и начинают возвращаться на исходную позицию;
- контакты разъединяют электроцепь, и в дросселе происходит ЭДС-самоиндукция с высоким напряжением (1 кВт), возникает электрический импульс, попадающий в колбу с газом;
- разогретые ламповые контакты создают пробой газа, и лампочка начинает светиться.
Работа светильника зависит от правильно подключенных пусковых устройств:
- дроссель с лампой подключаются последовательно;
- стартер со светильником соединяется параллельно;
- также пусковой аппарат параллельно подключается с конденсатором.
Если при эксплуатации светильника с люминесцентной лампочкой возникают неполадки или перебои с включением, необходимо сразу заменить пусковой аппарат. Несвоевременное и неправильное замыкание и размыкание контактов приводит к износу ламповых элементов и окончанию срока службы осветительного прибора.
Стартеры теплового вида имеют следующее отличие от аналогов – это продолжительное время запуска источника дневного освещения. Устройства данного вида при работе потребляют большое количество электроэнергии, что негативно влияет на их экономичность.
Другое название стартеров данного вида – термо-биметаллические, они, как правило, применяются при эксплуатации при низких температурах. Основным отличием от прочих видов является то, что при отсутствии напряжения контакты уже замкнуты, и при подаче напряжения на прибор, возникает более высокий импульс.
Стартеры, использующие в своей работе принцип тлеющего разряда, содержат биметаллические электроды, изготовленные из сплавов с различными коэффициентами термического расширения. Работа приборов данного вида осуществляется следующим образом: при включении светильника в электрическую сеть, напряжение подается на стартер, электроды которого в этот момент разомкнуты.
Под действием поданного напряжения между электродами возникает тлеющий разряд. В цепи проходит небольшой электрический ток и под его действием происходит нагревание биметаллических электродов стартера. Они нагреваются и изгибаются, что обусловлено реакциями, проходящими в биметаллах, под воздействием электрического тока, и именно это и приводит к замыканию цепи.
Размыкание данной цепи приводит к возникновению особого импульса, обладающего повышенным напряжением, который формируется в дросселе и позволяет произвести пробой газа в лампе, и соответственно ее разжигание.
В стартерах, которые имеют контактную систему управления, процессы коммутации оказываются неуправляемыми. В тяжёлых условиях, таких как эксплуатация при пониженных температурах, скорость нагрева биметаллических контактов замедляется, соответственно лампа дневного света зажигается дольше или вообще выходит из строя. Однако, развитие полупроводниковой электроники позволило изготовить стартеры принципиально нового типа.
Полупроводниковые стартеры размещаются в обычном стандартном корпусе с полупроводниковыми компонентами. Они соответствуют всем требованиям предъявляемым к стартерам по мощности и напряжению питания подключаемой лампы. Работа стартеров данного вида, формирование импульса, происходит по принципу ключа – нагрева и размыкания цепи.
Наиболее оптимальными параметрами, данного вида стартеров, обладают приборы со ждущим режимом зажигания, при котором размыкание контактов происходит в необходимой фазе напряжения и достаточной температуре нагрева электродов.
В стартерах, которые имеют контактную систему управления, процессы коммутации оказываются не управляемыми
Из чего состоит приспособление?
Главными составляющими элементами схемы электронного модуля являются:
- выпрямительное устройство;
- фильтр электромагнитного излучения;
- корректор коэффициента мощности;
- фильтр сглаживания напряжения;
- инверторная схема;
- дроссельный элемент.
Схемное построение предусматривает одну из двух вариаций – мостовая либо полумостовая. Конструкции, где используется мостовая схема, как правило, поддерживают работу с лампами высокой мощности.
Между тем, преимущественно в составе люминесцентных светильников эксплуатируются модули, построенные на базе полумостовой схемы.
Такие приборы на рынке встречаются чаще по сравнению с мостовыми, т. к. для традиционного применения достаточно светильников мощностью до 50 Вт.
Особенности работы аппарата
Условно функционирование электроники можно разделить на три рабочих этапа. Первым делом включается функция предварительного прогрева нитей накала, что является важным моментом в плане долговечности газовых приборов света.
Особенно необходимой эта функция видится в условиях низкотемпературной окружающей среды.
Затем схемой модуля запускается функция генерации импульса высоковольтного импеданса – уровень напряжения около 1,5 кВ.
Присутствие напряжения такой величины между электродами неизбежно сопровождается пробоем газовой среды баллона люминесцентной лампы – зажиганием лампы.
Наконец, подключается третий этап работы схемы модуля, основная функция которого заключается в создании стабилизированного напряжения горения газа внутри баллона.
Уровень напряжения в этом случае относительно невысок, чем обеспечивается малое потребление энергии
Какие бывают стартеры для ламп
Как работает стартер, мы разобрались. Осталось выяснить, какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Прежде всего, необходимо знать, что кроме того пускового устройства, работу которого мы разобрали, существует еще один вид стартеров – электронные. Они выполняют те же задачи, но собраны на электронных компонентах – диодах, тиристорах, транзисторах, конденсаторах и т. п.
В чем отличие такого решения от классического с газоразрядной лампочкой? Вот основные преимущества электронной схемы:
- Больший срок службы. Электронное пусковое устройство не имеет механических контактов, которые подгорают, и биметаллических пластин, имеющих свойство «уставать». В результате срок службы электронного устройства в несколько раз выше обычного газоразрядного.
- Отсутствие помех. Бесконтактная конструкция излучает минимум электромагнитных помех, а значит, практически не влияет на работу чувствительной аппаратуры.
- Увеличивает ресурс ЛЛ. Электронное пусковое устройство прогревает спирали оптимальным током и строго заданное время. В результате лампа легче «стартует», спирали ее электродов не разрушаются от перегрева или холодного пуска.
- Отключение старой лампы. Если ЛЛ выработала ресурс и запускается с трудом (как вариант – запускается и тут же гаснет), то стартер отключает ее от сети.
- Защита от перегрузки. Если ток через спирали превышает допустимый, стартер отключает светильник. Это позволяет избежать перегрева дросселя и возгорания при неисправности светильника.
- Широкий диапазон рабочих температур. Электронный вариант способен работать в жестких температурных условиях – от -30 до +85 °С. Это позволяет использовать его в уличных светильниках и на объектах с тяжелыми температурными условиями.
Стоимость намного выше (до 10-20 раз) газоразрядного стартера. Так что смысл в замене газоразрядного пускового устройства на электронное не всегда есть.
Теперь об общих отличиях всех стартеров независимо от их конструкции. Пусковые устройства для люминесцентных ламп различают по двум основным характеристикам.
По рабочему напряжению. Как мы выяснили, напряжение зажигания стартера должно быть ниже питающего светильник, но выше рабочего напряжения лампы. В противном случае лампа не запустится (напряжение сети ниже) или стартер не отключится после пуска ЛЛ (рабочее напряжение лампы выше).
Выпускаются стартеры на два рабочих напряжения – 220 и 110 В (обычно указываются в диапазоне 110-130 и 220-240 В). Первые используются с лампами на 220 В, вторые – с лампами на 110 В. Лампы на 110 В могут работать в сети 110 или 220 В. Во втором случае они включаются парой, причем для каждой лампы требуется свой стартер на 110 В.
Полезно! Согласно ГОСТУ ГОСТ 8799-90 (переиздание 2004 г.) стартеры выпускаются на напряжение 127, а не на 110 В.
Пусковое устройство для ламп 110 (слева) и 220 В
По мощности. Имеется в виду мощность ЛЛ, с которой будет работать устройство. Если мощность лампы выйдет из указанного на пусковом устройстве диапазона, то пуск ЛЛ будет ненадежным или не произойдет вовсе. Кроме того, чрезмерно мощная лампа сожжет контакты самого стартера. Обычно диапазон допустимых мощностей ламп указывается на корпусе стартера. К примеру, устройства, изображенные на фото выше, могут работать с ЛЛ мощностью от 4 до 22 Вт.
Есть и менее важные отличия – материал корпуса, влагозащита, устойчивость корпуса к УФ (актуально для уличных светильников), производитель и пр.
Схема компактной люминесцентной лампы (КЛЛ)
Плата КЛЛ довольно компактна и помещается в основание держателя. Несмотря на компактность, он эффективно выполняет требования дросселя. Схема КЛЛ объясняется в последующих пунктах.
Ключевые компоненты печатной платы КЛЛ
Печатная плата КЛЛ содержит следующие ключевые компоненты:
- Мостовой выпрямитель из диода 1Н-4007
- Подавитель помех
- Конденсатор фильтра
- Предохранитель
- Точка снабжения
Работу КЛЛ можно разделить на две широкие фазы:
- Начальная фаза
- Нормальная фаза
Начальная фаза
Стартовый сегмент состоит из динистора, C2, D1 и R6. Компоненты D3, R3, D2 и R1 работают как схема защиты, а остальные как цепь нормальной работы. Вы должны помнить следующую терминологию:
- D относится к диоду
- R обозначает резистор
- С обозначает конденсатор
- Q обозначает транзистор
Динистора, C2 и R6 посылают импульс напряжения на базу транзистора Q2, в результате чего он получает пороговое значение и начинает работать. Как только операция начинается, диод D1 блокирует весь участок. Конденсатор С2 также разряжается (после полной зарядки) каждый раз, когда работает транзистор Q2.
Поэтому после его первого запуска осталось недостаточно энергии для повторного открытия Динистора. Далее транзисторы возбуждаются с помощью трансформатора TR1. Когда напряжение повышается от резонансного контура (L1, TR1, C3 и C6), трубка загорается, как только резонансное напряжение определяется конденсатором C3 (который питает нити). На данный момент напряжение C3 превышает 600В.
Нормальная фаза
Сразу после ионизации газа, присутствующего в вакуумной трубе, выполняется практическое замыкание конденсатора С3. Это приводит к понижению напряжения. После этого С6 начинает движение чейнджером. Этот чейнджер генерирует очень небольшое напряжение, но достаточно, чтобы лампа работала во включенном состоянии.
При нормальном рабочем состоянии, если транзистор переходит в состояние ОТКРЫТО, ток, подаваемый на TR1, продолжает увеличиваться до насыщения сердечника трансформатора, и, таким образом, подача на базу падает, в результате чего он закрывает транзистор.
Сразу после этого процесса второй транзистор возбуждается обратной обмоткой TR1, и процесс продолжается.
Монтаж двух ламп
Варианты подключений
Какое бы количество источников света не требовалось включить в осветительную систему, все они подключаются последовательно. Для запуска двух ламп потребуется соответственно два стартера. Их подсоединяют параллельно.
Итак, опишем процесс подключения сразу 2 люминесцентных ламп:
- Фаза вначале должна подходить ко входу дросселя
- От него она должна поступать к первой лампе
- Затем направляться к первому стартеру
- Далее переходить на вторую контактную пару этого же источника света
- Выходящий контакт соединяют с нулем
- Точно в такой же последовательности подсоединяют вторую трубу. Первым – ПРА. Затем контакт второго источника света и т.д.
Если вы поняли принцип этой схемы, то легко сможете этим же способом подключить 3 или 4 люминесцентных лампы.
