Стартера для люминесцентных ламп: для чего нужен, схема включения, конденсатор, типы и виды, устройство и принцип работы

Для чего нужен стартер и дроссель в схемах включения люминесцентных ламп

Основными элементами схемы включения люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА являются дроссель и стартер. Стартер это миниатюрная неоновая лампа, один или оба электрода которой выполнены из биметалла. При возникновении тлеющего разряда внутри стартера биметаллический электрод нагревается и, затем изгибаясь, накоротко смыкается со вторым электродом.

После подачи напряжения на схему ток через люминесцентную лампу не течет, так как газовый промежуток внутри лампы это изолятор, и для пробоя его нужно напряжение, превышающее напряжение питающей сети. Поэтому загорается только лампочка стартера, напряжение зажигания которой ниже сетевого. Ток величиной 20 — 50 мА течет по дросселю, электродам люминесцентной лампы, неоновой лампе стартера.

Стартер состоит стеклянного баллона, наполненного инертным газом. В баллон впаяны металлический неподвижный и биметаллический электроды, имеющие выводы, проходящие через цоколи. Баллон заключен в металлический или пластмассовый корпус с отверстием в верхней части.

Схема устройства стартера тлеющего разряда: 1 — выводы, 2 — металлический подвижный электрод, 3 — стеклянный баллон, 4 — биметаллический электрод, 6 — цоколь

Стартеры для включения люминесцентных ламп в сеть выпускаются на напряжение 110 и 220 В.

Под воздействием тока электроды стартера разогреваются и замыкаются. После замыкания по цепи течет ток, превышающий в 1,5 раза номинальный ток лампы. Величина этого тока ограничена в основном сопротивлением дросселя, так как электроды стартера замкнуты, а электроды ламп имеют незначительное сопротивление.

Элементы схемы с дросселем и стартером: 1 — зажимы сетевого напряжения; 2 — дроссель; 3, 5 — катоды лампы, 4 — трубка, 6, 7 — электроды стартера, 8 — стартер.

За 1 — 2 с электроды лампы разогреваются до 800 — 900 °С, вследствие этого увеличивается электронная эмиссия и облегчается пробой газового промежутка. Электроды стартера остывают, так как разряда в нем нет.

При остывании стартера электроды возвращаются в исходное состояние и разрывают цепь. В момент разрыва цепи стартером возникает э. д. с. самоиндукции в дросселе, величина которой пропорциональна индуктивности дросселя и скорости изменения тока в момент разрыва цепи. Образовавшееся за счет э. д. с. самоиндукции повышенное напряжение (700 — 1000 В) импульсом прикладывается к лампе, подготовленной к зажиганию (электроды разогреты). Происходит пробой, и лампа начинает светиться.

К стартеру, который включен параллельно лампе, прикладывается приблизительно половина напряжения сети. Этой величины недостаточно для пробоя неоновой лампочки, поэтому она больше не зажигается. Весь период зажигания длится меньше 10 с.

Рассмотрение процесса зажигания лампы позволяет уточнить назначение основных элементов схемы.

Стартер выполняет две важные функции:

1) замыкает накоротко цепь для того, чтобы повышенным током разогреть электроды лампы и облегчить зажигание,

2) разрывает после разогрева электродов лампы электрическую цепь и тем самым вызывает импульс повышенного напряжения, обеспечивающего пробой газового промежутка.

Дроссель выполняет три функции:

1) ограничивает ток при замыкании электродов стартера,

2) генерирует импульс напряжения для пробоя лампы за счет э. д. с. самоиндукции в момент размыкания электродов стартера,

3) стабилизирует горение дугового разряда после зажигания.

Схема импульсного зажигания люминесцентной лампы в работе:

Технические характеристики и маркировка ламп

Чтобы понимать свойства люминесцентной лампы нужно знать ее технические характеристики. К ним относят следующие эксплуатационные показатели:

потребляемая мощность (Вт);
рабочее напряжение (В);
срок службы;
тип цоколя;
цветовая температура (К);
качество цветопередачи (обозначается Ra).

Стандартный диапазон мощностей осветительных устройств – от 18 до 80 Вт. Их КПД варьируется в пределах от 45% до 75%. При этом во включенном состоянии выделение тепла лампами невысокое. Их световая эффективность – 80 Лм/Вт

В странах СНГ для осветительных линий принято напряжение переменного тока 220 В. В Японии, США и ряде других стран нормой являются 110 В.

Время эксплуатации прибора зависит от его типа. Так модификация Т8 рассчитана на 9000-13000 часов службы, а Т5 – уже на 20000 часов.

Следует учитывать, что для люминесцентных приборов оптимальным для работы является диапазон температур окружающей среды от +5 до +25 градусов по Цельсию. Допустимо их эксплуатировать при температурном режиме от +5 до +55 °С. Только у модификаций с амальгамным покрытием максимальная температура составляет +60 °С.

Цветовую температуру, зависящую от толщины слоя люминофора, указывают в градусах Кельвина. Она определяет степень схожести между свечением лампочки и естественным освещением, то есть влияет на восприятие цвета предметов. Цветовую температуру условно можно разделить на 4 диапазона:

2700-3200 К – теплый белый свет. Подходит для жилья. 2700 К сопоставимо с лампой накаливания.
3300-3700 – нейтральный белый. Можно пользоваться и дома и в офисе.
4000-4500 К – холодный белый. Используют в общественных и рабочих помещениях.
6000-6500 К – дневной белый. Подходящий вариант для улиц.

Цветопередача показывает способность искусственного источника света (по сравнению с естественным освещением) передавать цветовые характеристики освещаемых объектов. Диапазон значений данного параметра 1÷100: чем выше, тем лучше.

На коробках с лампами или на их индивидуальных упаковках указаны сведения о производителе, рассмотренные выше технические характеристики. Выделяют два вида маркировки: российскую, международную.

Российская маркировка

Согласно ГОСТу 6825-91 («Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения») производители маркируют свою продукцию 4 либо 5 буквами и цифрами. Расшифровка буквенно-цифровой маркировки приведена далее.

Позиция в маркировке	Обозначение	Описание
1	Л	люминесцентная
2 — цвета излучения	Д	дневной
ХБ	холодно-белый
Б	белый
ТБ	тепло-белый
Е, ХЕ	естественно-белый, холодный естественный
К	красный
Ж	желтый
З	зеленый
Г	голубой
С	синий
Р	розовый
ГР	лиловый
УФ	ультрафиолетовый
ДБ	УФ типа С
СР	синие рефлекторные
3	Ц или ЦЦ	наличие этой позиции указывает на улучшенное (соответственно хорошее или отличное) качество цветопередачи
4 — особенности конструкции и формы	Р	рефлекторная
У	U-образная
А	амальгамная
К	кольцевая
Б	быстрого пуска
5	цифра	мощность

Получается, что под российской маркировкой ЛДЦК-80 следует понимать люминесцентную дневную лампу с хорошей цветопередачей, кольцевой формы, мощностью 80 Вт.

Пример российской маркировки ламп

Цветовая температура обозначается на упаковке числом со знаком «К», например, 2700 К. На этикетках также указываются параметры колбы: длина, форма, диаметр.

Международная система маркировки

В международной системе для обозначения цветопередачи и цветовой температуры используется код, состоящий из трех цифр. Первая из них показывает индекс цветопередачи (его умножают на 10). Две остальные цифры указывают на величину цветовой температуры (их нужно умножать на 100).

Производители используют такие кода: 530, 640 (740), 765, 827, 830, 840, 865, 880, 930, 940, 954 (965). Так маркировкой L 18W/865 обозначается люминесцентная лампа 18 Вт мощностью, цветопередача которой 80, а цветовая температура – 6500 К.

Образец международной маркировки

Следует обратить внимание, что зарубежные компании могут использовать также индивидуальную маркировку на упаковках своей продукции. Образец такого маркирования представлен на изображении ниже

Российские и международные производители выпускают люминесцентную продукцию с разнообразным набором технических параметров. Выбрать подходящую лампу для светильника поможет понимание маркировки изделий.

Схемы со стартером

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Схема подключения люминесцентных ламп со стартером

Вот как она работает:

При включении питания, ток протекает через дроссель, попадает на первую вольфрамовую спираль. Далее, через стартер попадает на вторую спираль и уходит через нулевой проводник. При этом вольфрамовые нити понемногу раскаляются, как и контакты стартера.
Стартер состоит из двух контактов. Один неподвижный, второй подвижный биметаллический. В нормальном состоянии они разомкнуты. При прохождении тока биметаллический контакт разогревается, что приводит к тому, что он изгибается. Согнувшись, он соединяется с неподвижным контактом.
Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает (в 2-3 раза). Его ограничивает только дроссель.
За счет резкого скачка очень быстро разогреваются электроды.
Биметаллическая пластина стартера остывает и разрывает контакт.
В момент разрыва контакта возникает резкий скачок напряжения на дросселе (самоиндукция). Этого напряжения достаточно для того, чтобы электроны пробили аргоновую среду. Происходит розжиг и постепенно лампа выходит на рабочий режим. Он наступает после того, как испарилась вся ртуть.

Рабочее напряжение в лампе ниже сетевого, на которое рассчитан стартер. Потому после розжига он не срабатывает. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует.

Эта схема называется еще электромагнитный балласт (ЭМБ), а схема работы электромагнитное пускорегулирующее устройство — ЭмПРА . Часто это устройство называют просто дросселем.

Один из ЭмПРА

Недостатков у этой схемы подключения люминесцентной лампы достаточно:

пульсирующий свет, который негативно сказывается на глазах и они быстро устают;
шумы при пуске и работе;
невозможность запуска при пониженной температуре;
длительный старт — от момента включения проходит порядка 1-3 секунд.

Две трубки и два дроссели

В светильниках на две лампы дневного света два комплекта подключаются последовательно:

фазный провод подается на вход дросселя;
с выхода дросселя идет на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер 1;
со стартера 1 идет на вторую пару контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N);

Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идет на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.

Схема подключения на две лампы дневного света

Та же схема подключения двухлампового светильника дневного света продемонстрирована в видео. Возможно, так будет проще разобраться с проводами.

https://youtube.com/watch?v=8fF5KQk4L2k

Схема подключения двух ламп от одного дросселя (с двумя стартерами)

Практически самые дорогие в этой схеме — дросселя. Можно сэкономить, и сделать двухламповый светильник с одним дросселем. Как — смотрите в видео.

Элементы «розжига» света

Стартер разных модификаций зажигает световые источники, которые питаются от электросетей переменного тока с частотой 50 Гц. Для этой цели в устройстве ламп есть пускорегулирующий аппарат.

В устройствах с тлеющим разрядом после активации светового источника к контактам начнет поступать повышенное напряжение.

Сам компонент представлен в виде стеклянной колбы незначительного размера, заполненной газом. Непосредственно колба располагается во внутренней части корпуса из пластика либо металла. В нижней части — оснастка, состоящая из двух электродов, вступающих в контакт с ламповыми проводами. В верхней части в некоторых моделях есть окошко.

Стоит обратить внимание, что именно стартеры чаще всего ломаются, после чего лампу невозможно включить. Но их замена — дело несложное, если знать, как это можно сделать. На данный компонент отводятся следующие функции:

На данный компонент отводятся следующие функции:

он первым запускается при подключении к сети;
отвечает за прогрев электрода;
повышает подачу тока к осветителю;
замыкает и размыкает биметаллические пластины;
передает ток на дроссель.

Если деталь выходит из строя, лампа попросту не включится и не начнет светить. Более того, если осуществляется прямое подключение, срок эксплуатации осветительных компонентов сокращается. Стартеры подбирают в соответствии со схемой подключения.

Параметры и маркировка

Выбирая пусковое устройство, необходимо обратить особое внимание на его параметры и технические характеристики:

Сроки эксплуатации, установленные производителями. По этому показателю лидируют компании Osram и Phillips, чья продукция способна выдерживать не менее 6 тысяч циклов включения и выключения. Однако, на практике этот параметр не всегда соблюдается по объективным причинам, например, из-за скачков сетевого напряжения.
Температурный диапазон рабочего режима. Обычно устанавливается в пределах 5-55 0 С. Если требуется использовать светильники за пределами установленных норм, то для этих случаев понадобятся специальные стартеры с гораздо более высокой стоимостью.
Временной промежуток, при котором катоды полноценно прогреваются. Этим фактором определяется период нахождения биметаллических электродов в замкнутом положении. У разных производителей данный показатель может существенно отличаться.
Разновидности и модификации конденсаторов, задействованных в том или ином устройстве. От его конструкции во многом зависит срок эксплуатации прибора.
Номинальное рабочее напряжение. Данная характеристика должна обязательно проверяться, поскольку прибор, рассчитанный на 127 В и подключенный к светильнику на 220 В, сразу же выйдет из строя.

Все параметры отображаются в маркировке устройства. У отечественных приборов она выглядит следующим образом:

Буква «С» указывает на принадлежность к категории стартеров.
Цифры, стоящие впереди буквы «С», обозначают мощность лампы, для которой предназначен данный стартер.
Цифры, нанесенные позади буквы «С», соответствуют параметрам рабочего напряжения, например, 127 или 220.

Таким образом, маркировка 60С-220, приведенная в качестве примера, указывает на устройство, которое является стартером для люминесцентной лампы мощностью 60 Вт, работающей от сети 220 В.

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

Конденсатор в работе устройства

Конденсатор обеспечивает стабильность работы устройства. Главное назначение – борьба с радиопомехами, возникающими при замыкании цепи (контакте электродов). Также необходим он для стабилизации импульсов тлеющих зарядов.

Для стандартных лампочек применяются установки емкостью до 0,1 микрофарад. При отсутствии в схеме подключения этого элемента, напряжение в цепи будет непрерывно возрастать до критических значений. Конденсатор, включенный параллельно в цепь с электродами, исключает залипание электродов, которое может возникнуть во время образования электронной дуги, т.е. гасит ее.

Конденсатор люминесцентной лампочки

Стартер ламп дневного света: устройство

В основу конструкции пускателя входят такие компоненты:

Корпус.
Стеклянная колба. Ее внутренняя инертная газовая среда может быть наполнена гелиево-водородной смесью либо неоном.
Анод и катод — два электрода. Возможны два варианта конструктивного их исполнения, а именно:

симметричные электроды, подвижные контакты;
несимметричные элементы, одна подвижная часть.

Выводы электродов проходят через цоколи.

Баллон с инертной газовой средой располагается внутри корпуса — металлического или пластмассового, с верхним отверстием. Популярный материал корпуса — пластик. Посредством специальной пропитки корпус легко выдерживает высокие температурные показатели, рабочая функциональность этого параметра может несколько отличаться. Любой пускатель для ЛЛ оборудован исключительно двумя контактами, ножками.

Надежная эксплуатация стартерной системы ламп напрямую зависит от напряжения в электросети объекта (нагревание биметаллических электродов). Если происходит снижение его показателей до 80% от номинального, то лампы могут не зажечься. Только электронные компоненты определенного типа пускателей не так подвержены уменьшению напряжения в электросети.

Подобрать стартер для конкретной ЛДС не составляет труда, стоит лишь изучить определенные технические особенности разных моделей и производителей.

Выбор стартера: на что обращать внимание

Самые распространенные критерии, основываясь на которых потребители покупают элементы освещения для своего дома, — это производитель и цена. Такие параметры важны, но далеко не всегда можно выбрать подходящее конструктивное решение устройства, руководствуясь лишь этими моментами

При покупке пускового элемента стоит обратить внимание на:

Номинальное напряжение. Для подключенной двухламповой системы подойдет устройство пуска, рассчитанное на 127 В. Если система подключения одноламповая, применим стартер на 220 В. В маркировке это указано.
Мощность. В зависимости от уровня мощности ламп принято различать и пусковые устройства, которые также обладают разными мощностными показателями.
Качественный корпус. Основной параметр — огнеустойчивость. Так как в конструкции элемента не исключен вариант возгорания за счет электродуги, перегрева.
Срок эксплуатации. Этот параметр по-разному оценивается у разных производителей. К примеру, срок службы стартеров фирмы Филипс, при нормальных условиях эксплуатации, обозначенных на упаковке, подразумевает возможное количество включений лампы, превышающее 6 000 раз.
Продолжительность замкнутого состояния электродов или время катодного подогрева. Разброс в значениях этой характеристики у разных производителей — значителен.
Тип конденсатора.

Стоит помнить! Маркировка отечественных производителей отличается от заграничных.

Основа маркировки по ГОСТу:

Буква «С» — стартер.
Цифры перед «С» — это мощность источника света (60 Вт; 90 Вт или 120 Вт).
Цифры после — это напряжение (127 В или 220 В).

Заграничная маркировка:

Под лампы мощностью от 4 Вт до 80 Вт и с показателем напряжения в 220 В стартеры обозначаются: S10; FS-U; ST 111.
Для лампочек мощностью не больше 22 Вт и напряжением 127 В пускатели маркированы: S2; FS-2; ST 151.

Обратите внимание! Маркировки по ГОСТу таких деталей для ЛДС приводятся на корпусе пускателя. Производителей подобных элементов стартерной системы зажигания ламп достаточно много

Основной момент, на который покупатель должен обратить внимание при выборе модели, – соответствие всех технических характеристик прописанным профильным параметрам ГОСТа

Производителей подобных элементов стартерной системы зажигания ламп достаточно много