Схемы подключения люминесцентной лампы

Тренер первым заходит в спортзал, нажимает на выключатель света. Небольшое гудение, несколько вспышек и вот, зал заполняется приятным белым светом. Но небольшой гул остается. Один из светильников продолжает моргать. «Надо Петровичу сказать, чтобы стартер поменял», пробурчал тренер, схема лампы дневного света была ему неизвестна, но он точно знал, что в этом случае нужны Петрович и стартер.

Это были те самые люминесцентные светильники, на лампах дневного света, которые начали широко применяться со второй половины прошлого века. Для запуска такого прибора требуется резкий скачок напряжения, но в процессе работы напряжение требуется значительно меньшее, чем для работы ламп накаливания, поэтому люминесцентные источники потребляют в разы меньше электроэнергии. Но из-за особенностей запуска и работы, схема подключения к сети люминесцентных ламп отличается и требует применения пускорегулирующих устройств (ПРА), также называемых балластом. Разберём в статье разные варианты соединений для ПРА старого и нового типа.

Принцип работы и устройство люминесцентного светильника

В основе работы люминесцентных источников света лежит способность ртути в состоянии пара, в среде инертного газа излучать ультрафиолетовый световой поток. Для того, чтобы источник начал излучать свет нужно высокое пусковое напряжение. Оно испаряет ртуть, прогревает электроды и пробивает среду инертного газа. А после поджига, источник света может работать на небольшом рабочем напряжении.

Люминесцентный источник света классической конструкции представляет из себя герметичную колбу, заполненную инертной газовой средой (чаще используется аргон) с небольшим количеством ртути. По краям источника находятся два электрода, которые осуществляют розжиг, а затем поддерживают дальнейшее горение.

Так как ультрафиолетовый свет, изначально излучаемый внутри осветительного прибора, не виден человеческому глазу, поверхность колбы изнутри покрыта люминофором, который изменяет длину волны светового потока. Меняя состав люминофора, можно менять цветовую температуру света от тёплого к холодному, что позволяет выпускать люминесцентные источники света для различных сфер применения.

Также, вследствие низкого энергопотребления в рабочем режиме, люминесцентные источники имеют значительно меньшую мощность, при одинаковом световом потоке, по сравнению с источниками света с нитью накаливания.

Накаливания, Вт	Люминесцентные, Вт	Световой поток, Лм
20	4	50
25	5	100
35	7	200
40	9	300
50	10	400
60	11	500
65	14	600

Для обеспечения сложного алгоритма запуска лампы и поддержания её в рабочем режиме, схема подключения люминесцентной лампы к сети включает пускорегулирующее устройство. Старый тип ПРА – электромагнитное пускорегулирующее устройство (ЭмПРА). Оно состоит из стартера и дросселя, которые зачастую были отдельными элементами. Подключение этих элементов к люминесцентной лампе производилось в корпусном светильнике, где собиралась вся схема.

Старый тип ПРА имел массу недостатков. Впоследствии появился новый тип – электронный пускорегулирующий аппарат. Он стал моноблочным, малогабатирным. Появилась возможность выпускать люминесцентные источники света для цоколя Е27, которые сразу же назвали энергосберегающими. Разберёмся, как и по каким схемам можно подключить люминесцентную лампу к старому и новому типам ПРА.

Классический вариант подключения через электромагнитный ПРА

Схема подключения для лампы дневного света со стартером и дросселем выглядит так:

Принцип работы схемы с ЭмПРА следующий:

1. При подаче напряжения ток, через дроссель идёт на первую спираль и на стартер.
2. Устройство стартера таково, что в холодном состоянии его контакты разомкнуты. При прохождении тока, контакты начинают нагреваться, а затем замыкаются.
3. После того, как контакты замкнулись, сила тока в цепи сильно вырастает.
4. От быстрого роста силы тока температура электродов сильно растёт.
5. Температура стартера падает, его контакты размыкаются.
6. Из-за самоиндукции, после размыкания контактов стартера, на дросселе происходит резкий скачек напряжения.
7. Происходит пробой аргоновой среды, испарение ртути, лампа разжигается.
8. Напряжение в схеме падает, становится ниже, чем требуемое напряжение для замыкания стартера. Его даже можно удалить из схемы – светильник при этом продолжит гореть.

При этом, функции стартера:

• Запускает лампу;
• Разрывает цепь, после того, как электроды нагреются, из-за чего происходит пробой газовой среды.

Функции дросселя:

• Ограничивает ток, когда контакты стартера замкнулись;
• Увеличивает напряжение, когда стартер размыкается;
• Поддерживает стабильное напряжение, во время работы.

Схема последовательного подключения двух люминесцентных ламп от одного дросселя

Так как дроссель – самая дорогая деталь, то в светильниках может применяться один дроссель на две лампочки. При этом схема люминесцентного светильника будет выглядеть так:

Перед тем, как начинать подключать лампу дневного света по этой схеме, нужно обратить внимание, что дроссель должен быть предназначен для работы с двумя источниками света. Например, если на нём есть маркировка 2х18, то это значит, что он предназначен для двух источников света по 18 ватт каждый.

Последовательность действий:

• Отключаем питание внешней сети с помощью автоматического выключателя, если светильник подключен к ней;
• Снимаем плафон, если он установлен;
• Проверяем отсутствие напряжения при помощи индикатора;
• Если светильник находится в труднодоступном месте, то его лучше снять на время монтажа;
• Подключаем параллельно к каждой лампе стартер таким образом, чтобы один из контактов с каждой стороны был к присоединён к контактам стартера;
• Два свободных контакта источников света соединяем между собой последовательно;
• Оставшийся контакт одного из источников света подключаем к нулю сети;
• Контакт другого источника подключаем к выходу дросселя;
• Дроссель подключаем к фазному проводу внешней сети;
• Перед тем, как собрать светильник, проверяем надёжность крепления проводов в клеммных колодках;
• Собираем светильник, проверяем работоспособность.

Фаза через дроссель идёт на электрод первого источника света и на её стартер. На второй электрод первой лампы ток приходит со стартера, и подключается на первую обмотку второй. От второй лампы к цепи подключается ноль. Также в цепи, между фазой и нулём, находится небольшой стабилизирующий конденсатор 0,047 мкФ.

Видео по подключению двух ламп от одного дросселя:

Подключение двух люминесцентных ламп через один дроссель.

Схемы подключение люминесцентного светильника без стартера

Одна из альтернативных схем – это схема подключения люминесцентной лампы без стартера. Она подразумевает использование вторичных трансформаторных обмоток. Но для такого подключения подойдут только источники света с маркировкой RS, что означает быстрый запуск.

Также, если стартера нет, то из положения можно выйти, использовав обычную кнопку от звонка. Для запуска нужно кратковременно нажать на кнопку.

Подключение с помощью современного электронного балласта

Устройства ЭмПРА имели ряд недостатков, что сильно ограничивало сферу применения люминесцентных источников света:

• Долгий запуск светильников (достигал 3-х секунд, а выход на полную мощность мог достигать нескольких минут);
• Проявление стробоскопического эффекта, что очень опасно для производства. При определённой частоте мерцания, вращающиеся механизмы могут показаться остановленными;
• Неработоспособность при низких температурах. Например, в подвале или гараже использовать в холодное время года люминесцентные источники было невозможно;
• Шумная работа — дроссель часто гудел, как при запуске, так и во время работы светильника;
• Установка ЭмПРА в люминесцентных светильниках усложняет схему подключения, так как такой балласт состоит из нескольких раздельных блоков.

Современный тип ПРА – электронный. Это моноблок с печатной платой, на которой собрана вся схема для разогрева и запуска с помощью электронных компонентов. Так как вся схема собрана в едином корпусе, то не нужно собирать схему из дросселей и стартеров. Источники света подключаются только к выведенным клеммам на выходе блока.

ЭПРА работает на повышенной частоте, от 60 до 140 кГц, что исключает появление мерцания и стробоскопического эффекта. Запуск происходит быстро, без дополнительных вспышек и звуковых эффектов.

Современные компоненты позволяют изготавливать электронные ПРА более экономичными и компактными, что позволяет встраивать ЭПРА в корпус осветительного прибора. А также появилась возможность изготавливать малогабаритные люминесцентные лампы, например, с цоколем Е27, часто называемые энергосберегающими. Колба, у таких источников света часто изготовлена в виде спирали, что позволяет сделать её большой длины при меньших габаритах. Подключаются такие источники света к сети простым вкручиванием в патрон.

Можно выделить следующие достоинства ЭПРА:

• Быстрый запуск в работу;
• Больше экономичность, по сравнению со старыми типами электромагнитных балластов;
• Отсутствие шума при запуске и работе;
• Некоторые модели работают также при отрицательных температурах;
• Высокая отказоустойчивость;
• Отсутствие сильного нагрева;
• Стабильный световой поток.

Принцип работы ЭПРА

После подачи питания, напряжение выпрямляется диодным мостом и конденсатором и поступает на высокочастотный генератор. Импульсы высокой частоты поступают на электроды источника света. При высокой частоте интенсивность нагрева электродов не так интенсивна, но со временем частота начинает падать. При этом напряжение в источнике света увеличивается, контур питания близится к резонансу, интенсивность нагрева растёт.

В определённый момент, происходит пробой газовой среды, и лампа начинает светиться. Устройство ЭПРА таково, что если, со временем эксплуатации, источнику света потребуется большее напряжение для пробоя и начала работы, то он сможет его обеспечить, из-за особенностей своей работы.

Особенности схемы

Так как электронный балласт выполнен в едином корпусе с выведенными наружу клеммниками, то подключить его не составляет особого труда. Не требуется сборка схемы с дросселем и стартером. Тем более, что на корпусе схема соединения с источниками света чаще всего напечатана. Если же её нет, то она обязательно будет в инструкции к устройству.

На входные клеммы ЭПРА подключаются фаза, ноль и заземление от внешней сети. А на выходе два двойных клеммника, куда подключается одна лампа. Типовая схема подключения к одному источнику света выглядит примерно так:

Но, так как конструкция балласта может отличаться, а также он может быть предназначен для подключения нескольких источников света, то лучше внимательно рассмотреть схему в инструкции для каждого конкретного устройства.

Также различные схемы подключения люминесцентных источников света, для понимания, можно посмотреть в видео:

Как подключить люминесцентную лампу

Использование умножителей напряжения

В современной аппаратуре умножители напряжения широко применяются в медицинской и измерительной технике: например, в осциллографах, в приборах для измерения уровня и доз радиоактивного излучения, в приборах ночного видения и электрошокерах.

Умножитель напряжения состоит из включённых по определённой схеме диодов и конденсаторов и представляет собой преобразователь напряжения переменного тока низковольтного источника в высокое напряжение постоянного тока. Схема подключения люминесцентной лампы через умножитель выглядит так:

Параметры конденсаторов:

• С1 и С2 – на 600 вольт;
• С3 и С4 – на 1000 вольт.

При таком способе подключения стартер и дроссель не нужны, а контакты электродов закорачиваются. Этот метод позволяет использовать даже сгоревшие источники света с порванной вольфрамовой нитью, при условии, что их мощность не больше 40 ватт. При этом запуск люминесцентного источника происходит очень быстро, так как ток выпрямляется и напряжение увеличивается двукратно.

Недостатки схемы:

• Массивность, так как размер конденсаторов будет довольно большим;
• В скором времени свечение источников ослабнет, так как люминесцентные лампы не должны работать с постоянным током. Для восстановления свечения требуется поменять полярность (перевернуть).

Замена лампы

Все источники света со временем приходят в негодность и их приходится менять на новые. Люминесцентную лампу с цоколем Е27 заменить не сложно – просто выкручиваем старую, и вкручиваем новую. Чаще всего люстры, предназначенные для такого типа источников света подразумевают замену без демонтажа плафона.

Если же это потолочный люминесцентный светильник, то алгоритм следующий:

• Отключаем напряжение питания и проверяем его отсутствие с помощью индикаторной отвертки;
• Снимаем плафон или отражающее устройство (в зависимости от конструкции);
• Поворачиваем сгоревшую лампу на 90 градусов вокруг своей оси. Направление поворота указано на корпусе цоколя.
• Аккуратно, без лишних усилий тянем её на себя, трубка выходит из пазов;
• Разбивать старую лампу ни в коем случае нельзя, из-за содержащейся внутри источника ртути. Поэтому осторожно откладываем её в сторону;
• Вставляем в пазы новую лампу и поворачиваем на 90 градусов, в противоположном снятию направлении;
• Проверяем работоспособность светильника.

Утилизация люминесцентных ламп

Каждый люминесцентный осветительный прибор содержит до 7 мг ртути, которая способна загрязнить до 50 м³ воздуха. Ртуть – это тяжелый металл и имеет свойство накапливаться в организме, оседать на внутренних тканях. Он сильно воздействует на нервную систему человека, а также на иммунную, сердечно-сосудистую, глаза, почки, лёгкие. Особый вред может быть нанесён беременным женщинам – критично повлиять на развитие плода.

Поэтому, люминесцентные источники можно выбрасывать только в специальные контейнеры или пункты приёма, и ни в коем случае не разбивать внутри жилого помещения. Подробно, про утилизацию ртутных источников, а также про план действий при повреждении можно прочитать в статье как правильно утилизировать люминесцентные лампы.

Техника безопасности

При работе с любыми осветительными приборами, подключенными к электросети, может возникнуть ситуация, когда выключатель света разрывает нулевой проводник, а не фазный. Это может произойти вследствие неправильного электромонтажа. В таком случае, даже если выключатель отключен, светильник всегда остается под фазой. И самое интересное, что даже мультиметр не покажет наличие напряжения, так как нуля нет и цепь не будет собрана.

Чтобы не допустить удара током, нужно соблюдать следующие правила:

• Вне зависимости от способа установки, перед демонтажом, отключать напряжение нужно с помощью автомата питания;
• После отключения, отсутствие напряжение проверяем с помощью индикатора, он покажет наличие фазы, даже при разомкнутой цепи;
• Использовать нужно диэлектрический инструмент, с защитой от поражения электрическим током;
• После подключения светильника, нужно проверить отсутствие фазы на корпусе, которая может возникнуть либо из-за неисправности прибора, либо из-за ошибки в подключении проводов.

Всегда нужно проверять себя и не быть в чём-то уверенным абсолютно. Небольшая ошибка, как например, неправильно выбранный для отключения автомат питания, может повлечь непоправимые последствия.

Электронный балласт своими руками.Как это работает.Резонанс напряжений и динистор.