Дроссель для люминесцентных ламп: устройство, назначение + схема для подключения

Назначение и устройство дросселя

Разрядные лампы, представителем которых является люминесцентная разновидность, нельзя зажечь как обычные, обеспечив электроснабжение. Они попросту не будут работать. Чтобы получить свечение такого типа источника, потребуется дополнительно использовать пуско-регулирующий аппарат.

Назначение балласта в схеме включения

Выходит, что для функционирования люминесцентной лампочки необходимо не только обеспечить протекание тока, но и приложить к ней напряжение.

Поэтому в схеме включения задействуют балласт – сопротивление. Оно включается последовательно с лампой и предназначено для ограничения тока, протекающего через ее электроды.

Его роль могут выполнять различные электротехнические компоненты:

• в случае постоянного тока – это резисторы;
• при переменном – дроссель, конденсатор и резистор.

Среди этих приспособлений наиболее удачным вариантом является дроссель. Он обладает реактивным сопротивлением без выделения излишнего тепла. Способен ограничить ток, предотвратив его лавинообразное нарастание при включении в электросеть.

Дроссель не только является неотъемлемым элементом в стартерной схеме включения, он выполняет такие функции:

• способствует созданию безопасного и достаточного для конкретной лампочки тока, который обеспечивает оперативный разогрев ее электродов при разжигании;
• импульс повышенного напряжения, образующийся в обмотке, способствует возникновению разряда в колбе люминесцента;
• обеспечивает стабилизацию разряда при номинальном значении электротока;
• способствует беспроблемной работе лампочки вопреки отклонениям напряжения, периодически возникающим в сети.

Важное значение для функционирования люминесцентных источников света имеет индуктивность дросселя

Поэтому при покупке этого электромеханического компонента следует обращать внимание на технические параметры, которые должны соответствовать характеристикам лампочки

Из чего состоит пускорегулятор?

Дроссель, используемый в схемах включения лампочек люминесцентного типа, – это не что иное, как намотка провода на сердечнике – катушка индуктивности. Именно ее промышленное исполнение и носит название дросселя в электротехнике, что дословно переводится как «ограничитель».

Дроссель с нужными техническими характеристиками производят в промышленных условиях, поэтому у потребителя не возникнет проблем при подборе нужного варианта, соответствующего параметрам подключаемой лампочки.

Более того, имея навыки сбора различных электротехнических приспособлений, соответствующие комплектующие и электроинструменты, можно попытаться самостоятельно соорудить катушку с нужной индуктивностью.

Дроссель состоит из следующих элементов:

• проволока в изоляционном материале;
• сердечник – чаще всего ферритового типа или из прочего материала;
• заливочная масса, компаунд – в ее состав входят вещества, устойчивые к горению, что обеспечивает дополнительную изоляцию витков обмоточного провода;
• корпус, в который помещена намотка – его производят из термоустойчивых полимеров.

Наличие последнего элемента зависит от особенностей и характеристик конкретной модели ограничителя тока.

Стартерная схема несовершенна, хотя и показывает отличный результат. Но мерцание лампочки, шумность дросселя и его большие размеры, а также фальшьстарт из-за ненадежного стартера привели к изобретению более совершенной версии пускорегулятора – электронной.

ЭПРА в процессе функционирования способствуют снижению мощности по­терь до 50%, избавляют от миганий лампочки. Их использование позволило уменьшить массу дросселей, а также существенно повысить отдачу осветительного прибора.

Правда стоимость электронного балласта существенно выше ЭМПРА, да и приобретать нужно у производителей с отличной репутацией – таких как Philips, Osram, Tridonic, прочие.

Проверка работоспособности системы

Каждый заново созданный продукт (и любое техническое изделие таковым является) после изготовления следует протестировать. Это комплексный процесс, состоящий из проверок на безопасность, функционирование, полноту возможностей, соответствие техническим стандартам и нормам.

Функциональное тестирование даёт полную информацию о состоянии проверяемого продукта на текущий момент, а также подробное описание недоработок и перспективы их устранения. В ходе анализа учитывается специфика продукта и требования к нему.

Люминесцентные лампы в своём составе имеют вольфрамовую нить накаливания. Для повышения срока её живучести нить покрывается слоем активного щелочного металла. Но при частых и многочисленных включениях и выключениях защитное покрытие осыпается и нить перегорает. Проверить, цела ли нить накала, легко можно мультиметром. При нарушении герметичности баллона в лампу попадает воздух, и такую лампу следует заменять.

Неисправность дросселя обнаруживается по его гудению, мерцанию лампы, появлению «змеек» внутри лампы, слишком короткой работе после включения. Сгоревший дроссель пахнет горелым, он ремонту не подлежит, надо только менять

Подключение ламп

Каждый светильник имеет посадочное место, снабженное двумя разъемами для подключения штырей цоколя. Всего для питания люминесцентного источника света необходимо четыре контакта, расположенных на обоих концах колбы.

Они выполняют следующие функции:

• Каждая пара контактов служит для питания спиралей, служащих для запуска люминесцентного источника света. Когда к ним подключается напряжение, они разогреваются, продуцируя свободные электроны;
• Облако электронов служит для облечения начала процесса ионизации насыщенного парами ртути инертного газа, которым наполнена колба. Также высокая температура катодов позволяет испарить ту часть ртути, которая конденсировалась;
• После поступления высоковольтного импульса из дросселя возникает тлеющий разряд, который потом поддерживается сетевым напряжением. В результате тлеющего разряда образуется ультрафиолетовое излучение, которое потом превращается в свет видимого спектра с помощью люминофора, нанесенного на стенки колбы.

Поскольку дроссель – это индуктивность, его подключение приводит к тому, что возникает сдвиг фаз между напряжением и током. Чтобы нивелировать негативное влияние катушки на питающую сеть, параллельно пускающему устройству включается конденсатор соответствующей емкости.

Как запустить лампу с использованием дросселя

Традиционная схема с катушкой широко используется уже более 40 лет. Она проста, но менее надежна, чем другие альтернативы (электронные пускатели).

Чтобы запустить люминесцентный источник с помощью дросселя необходимо собрать схему из стартера, лампы и корректирующего конденсатора:

1. Параллельно лампе включается стартер: его подсоединяют к верхней или нижней паре отводов по обе стороны колбы;
2. К одному из оставшихся отводов подключают дроссель питания;
3. Одна клемма сетевого источника питания присоединяется ко второй клемме катушки, а вторая – подает напряжение на оставшийся свободный отвод лампы.

Как запустить лампу без использования дросселя

Для возникновения тлеющего разряда необходимо кратковременно подать на контакты люминесцентного источника света импульс высокого напряжения. Если нет возможности использовать дроссель, то собирают умножитель напряжения на диодах или стабилитронах.

Схема собирается так:

1. Сама лампа питается от мостового выпрямителя;
2. Для ограничения рабочего тока применяют вольфрамовую спираль. Для этих целей можно использовать лампочку накаливания;
3. Для создания пускающего напряжения используется умножитель на диодах или стабилитронах;
4. После возникновения тлеющего заряда умножитель отключается. Люминесцентный источник света продолжает светиться, получая питание из сети.

Устройство люминесцентной лампы

На двух торцах люминесцентной лампы рис.2 расположены вваренные стеклянные ножки, на каждой ножке смонтированы электроды 5, электроды выведены к цоколю 2 и соединены с контактными штырьками, на самих электродах по обеим торцам лампы закреплена вольфрамовая спираль.

На внутреннюю поверхность лампы нанесен тонкий слой люминофора 4, колба лампы 1 после откачки воздуха заполняется аргоном с небольшим количеством ртути 3.

Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе

Дроссель в схеме люминесцентного светильника служит для броска напряжения. Рассмотрим отдельную электрическую схему рис.3, которая не относится к схеме люминесцентного светильника.

Для данной схемы, при размыкании ключа, лампочка на короткое мгновение загорится ярче и затем погаснет. Явление это связано с возникновением ЭДС самоиндукции катушки правило Ленца. Чтобы увеличить свойства проявления самоиндукции, катушку наматывают на сердечник — для увеличения электромагнитного потока.

Схематическое изображение рисунка 4 дает нам полное представление об устройстве дросселя для отдельных типов светильников с люминесцентными лампами.

Магнитопровод сердечник дросселя собирается из пластин электротехнической стали, две обмотки в дросселе — между собой соединены последовательно.

Принцип работы стартера люминесцентной лампы

Стартер в электрической схеме выполняет работу быстродействующего ключа, то-есть им создается замыкание и размыкание электрической цепи.

стартеры для люминесцентного свтильника

При включении стартера замыкании ключа происходит разогрев катодов, а при размыкании цепи создается импульс напряжения, необходимый для зажигания лампы. Стартер в разобранном виде представляет из себя так называемую лампу тлеющего разряда с биметаллическими электродами.

Принцип работы люминесцентного светильника

По двум предоставленным схемам люминесцентных светильников рис.5 можно понять, — в каком соединении состоят каждые отдельные элементы.

Все элементы двух светильников состоят в последовательном соединении, — кроме конденсаторов. Когда мы включаем люминесцентный светильник, происходит прогревание биметаллической пластинки стартера. Пластинка при прогревании изгибается и стартер замыкается, тлеющий разряд при замыкании пластинок гаснет и пластинки начинают остывать, при остывании — пластинки размыкаются. Когда пластинки размыкаются в парах ртути происходит дуговой разряд и лампа зажигается.

В настоящее время имеются более усовершенствованные люминесцентные светильники — с электронным балластом, принцип работы которых тот-же самый что и у люминесцентных светильников, которые были рассмотрены в этой теме.

Предоставленные для Вас записи вносятся мною в сайт из личных конспектов, почерк в которых очень плохой, часть информации берется из собственных знаний. Фотоснимки и электрические схемы подбираются для темы — из интернета. Чтобы предоставить свои записи с личными фотоснимками при выполнении каких-либо работ, нужно наверное иметь личного фотографа или непосредственно обращаться с просьбой к кому-либо, а обращаться с такой просьбой просто не хочется.

На этом пока все друзья. Следите за рубрикой.

04.03.2015 в 16:41

Всегда помогу Борис полезной информацией по части электротехники как Вам так и Вашим друзьям, и знакомым. Виктор.

26.02.2015 в 08:58

Здравствуйте, Виктор! Спасибо за эл.ликбез,помогает! У меня такой случай: погас сначала один потолочный светильник встроенный в систему Армстронг, потом другой. Обратился за помощью к специалисту и получил ответ: светильники надо выбросить и заменить на новые целиком, т.к. сейчас идут светильники без стартеров и т. д. Я заменил светильники и задумался, что этот путь очень дорогой, новый светильник стоит 1400рублей. Если можно, скажите пожалуйста как проверить начинку светильника? дроссели, стартеры, конденсатор. Светильник 4-х ламповый, с 4-мя стартерами, двумя дросселями, одним конденсатором, другими словами как найти неисправный прибор? Прибор-тестор у меня есть. И ещё, в каком магазине можно купить в Тюмени составные части начинки? Заранее благодарю Вас. Спасибо. Борис. 26.02.15.

04.03.2015 в 16:35

Здравствуйте Борис. По люминесцентным светильникам я составлю дополнительную отдельную тему и отвечу на интересующие Ваши вопросы. Следите за рубрикой Борис, я просто стал редко заходить на свой сайт и Ваше письмо прочитал 4 марта, постараюсь ответить на вопросы в полном объеме.

17.03.2015 в 12:57

Вариант включения с двумя балластами и двумя трубками

При наличии двух источников освещения, а также двух комплектов для их соединения, нужно использовать такой вариант.

Подключение с двумя комплектами

В данной ситуации соединение осуществляется следующим образом:

• на вход дросселя подается фазный провод;
• далее он с выхода дросселя направляется на один контакт экономки. При этом со второго коннектора он идет на первый стартер;
• с первого стартера он направляется на вторую пару коннекторов этого же источника света;
• свободный коннектор необходимо соединить с нулевым проводом питания, который на рисунке обозначен как N

Таким же образом происходит включение и второй трубки: вначале идет дроссель, далее с него один коннектор направляется на контакт лампочки, а второй – на стартер. Выход со стартера нужно соединить со второй парой контактов светильника, а свободный коннектор — вывести на нулевой провод.

Принцип работы люминесцентного светильника

Особенность работы люминесцентных светильников заключается в том, что их нельзя напрямую подключать в сеть питания. Сопротивление между электродами в холодном состоянии большое, и величина тока, протекающего между ними, недостаточна для возникновения разряда. Для зажигания требуется импульс высокого напряжения.

Лампа с зажженным разрядом характеризуется низким сопротивлением, которое имеет реактивную характеристику. Для компенсации реактивной составляющей и ограничения протекающего тока последовательно с люминесцентным источником света включается дроссель (балласт).

Многим непонятно, для чего нужен стартер в люминесцентных лампах. Дроссель, включенный в цепь питания совместно со стартером, формирует импульс высокого напряжения для запуска разряда между электродами. Так получается потому, что при размыкании контактов стартера на выводах дросселя формируется импульс ЭДС самоиндукции величиной до 1кВ.

Watch this video on YouTube

Для чего нужен дроссель

Использование дросселя для люминесцентных ламп (балласта) в цепях питания необходимо по двум причинам:

• формирование напряжения запуска;
• ограничение тока через электроды.

Принцип работы дросселя основан на реактивном сопротивлении катушки индуктивности, которой является дроссель. Индуктивное сопротивление вносит сдвиг фаз между напряжением и током, равный 90º.

Из того, что ограничивающей ток величиной, является индуктивное сопротивление, следует, что дроссели, предназначенные для ламп одной мощности, нельзя использовать для подключения более или менее мощных устройств.

В некоторых пределах возможны допуски. Так, ранее отечественная промышленность выпускала люминесцентные светильники с мощностью 40 Вт. Дроссель 36W для люминесцентных ламп современного производства можно без опасений использовать в цепях питания устаревших светильников и наоборот.

Отличия дросселя от ЭПРА

Дроссельная схема включения люминесцентных источников освещения отличается простотой и высокой надежностью. Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска.

В то же время схема имеет существенные недостатки, которые заставили искать новые решения включения ламп:

• длительное время запуска, которое увеличивается по мере износа лампы или снижения напряжения питания;
• большие искажения формы напряжения питающей сети (cosф<0.5);
• мерцание свечения с удвоенной частотой питающей сети из-за малой инерционности светимости газового разряда;
• большие массо-габаритные характеристики;
• низкочастотный гул из-за вибрации пластин магнитной системы дросселя;
• низкая надежность запуска при отрицательных температурах.

Проверка дросселя ламп дневного света затрудняется тем, что приборы для определения короткозамкнутых витков распространены мало, а при помощи стандартных приборов можно только констатировать факт наличия или отсутствия обрыва.

Для устранения указанных недостатков разработаны схемы электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА). Работа электронных схем основана на другом принципе формирования высокого напряжения запуска и поддержания горения.

Watch this video on YouTube

Высоковольтный импульс генерируется электронными компонентами, а для поддержки разряда используется высокочастотное напряжение (25-100 кГц). Работа ЭПРА может осуществляться в двух режимах:

• с предварительным подогревом электродов;
• с холодным запуском.

В первом режиме на электроды подается низкое напряжения в течение 0.5-1 секунды для первоначального нагрева. По истечении времени подается высоковольтный импульс, из-за которого происходит зажигание разряда между электродами. Данный режим технически реализуется сложнее, но увеличивает срок службы ламп.

Режим холодного запуска отличается тем, что напряжение запуска подается на непрогретые электроды, вызывая быстрое включение. Такой способ запуска не рекомендован для частого использования, поскольку сильно сокращает срок работы, но его можно использовать даже с лампами с неисправными электродами (с перегоревшими нитями накала).

Схемы с электронным дросселем имеют такие преимущества:

полное отсутствие мерцания; широкий температурный диапазон использования; малые искажения формы напряжения сети; отсутствие акустических шумов; увеличение срока службы источников освещения; малые габариты и вес, возможность миниатюрного исполнения; возможность диммирования — изменения яркости путем управления скважности импульсов питания электродов

Принцип действия

Принцип действия люминесцентных ламп

Опишем кратко схему взаимодействия стартера, балласта и светильника:

1. При подаче питания ток, проходя через ПРА, проходит через контакты стартера по вольфрамовым спиралям, раскаляя их и далее уходит в сторону нуля
2. Стартер оснащается парой контактов: подвижным и неподвижным. При поступлении тока подвижный контакт (биметаллический), нагреваясь, изменяет свою форму и соединяется с первым
3. При этом сила тока тут же значительно увеличивается до предела, ограничиваемого дросселем. Происходит разогревание электродов
4. Пластина стартера, напротив, начинает остывать и рассоединяет контакты. В этот момент происходит резкий скачек напряжения и пробивка электронами газа. При превращении ртути в пар источник света переходит в рабочий режим
5. Стартер в процессе уже не участвует – его контакты разомкнуты.

Лучшие лампы H4 | ТОП-12 Рейтинг + Отзывы

Люминесцентные светильники

Разные источники света используют разные физические принципы для создания светового излучения. В лампочке накаливания ярко светится раскалённая электрическим током вольфрамовая проволока. Электричество превращается в тепло, а тепловая энергия – в световой поток. И всё это – в одной маленькой вольфрамовой спиральке. В люминесцентном светильнике в разных его элементах происходят разные физические процессы.

ФОТО: esklad59.ruЛюминесцентная лампа

Устройство и принцип действия

Люминесцентная лампа является представителем группы газоразрядных источников света. Внешне она изготовлена в виде стеклянного баллона произвольной формы – от трубки до спирали с завитушками. Баллон наполнен инертным газом  и парами ртути. Если в этом объёме создать электрический разряд, то в парах ртути возникает ультрафиолетовое излучение.

На внутреннюю поверхность баллона нанесён слой люминофора. Это такое вещество, которое под действием ультрафиолета начинает светиться в видимом спектре. Техническая задача состоит в том, чтобы заставить лампу непрерывно светиться после нажатия кнопки «Пуск» и до момента нажатия кнопки «Стоп».

В конструкции лампы смонтированы два катода, выводные штыри, концевая панель, трубки для отвода инертного газа, ртуть, стеклянная штампованная ножка, дополненная электровводами, и другие детали. Катоды имеют вольфрамовую спираль.

ФОТО: avatars.mds.yandex.netУстройство люминесцентной лампы

Пуск лампы

Чтобы запустить лампу в работу, сначала нужно на её контакты подключить напряжение. Нить накала начнёт нагреваться, и с неё пойдёт поток частиц эмиттера. Частицы активируют смесь инертного газа и паров ртути, газовая смесь начнёт ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолет активирует люминофор, покрывающий внутреннюю поверхность колбы, и появляется свет видимого спектра. Лампа запущена.

В пусковую схему изначально поступает напряжение. Сначала ток не будет проходить через лампу, поскольку он ограничивается высоким сопротивлением внутренней среды. Он попадает на спирали катодов и производит их разогрев. Одновременно ток идёт на стартер и даёт толчок к образованию внутри него тлеющего разряда. После того как под действием тока контакты дросселя разогреются, наступает замыкание биметаллической пластины. В результате металл становится проводником и действие разряда прекращается. На следующем этапе происходит остывание биметаллического электрода, что приводит к размыканию контактов.

Поддержание рабочего режима

Режим «Включено» должен продолжаться до появления команды «Выключить». В составе люминесцентной лампы имеется два функциональных устройства – дроссель и стартер.

ФОТО: electricalschool.infoСхематическое изображение устройства стартера тлеющего разряда: 1 – выводы, 2 – металлический подвижный электрод, 3 – стеклянный баллон, 4 – биметаллический электрод, 6 – цоколь

Стартер – это стеклянный баллончик, наполненный инертным газом и содержащий два электрода – неподвижный и биметаллический. Стартер замыкает и размыкает электрическую цепь и запускает механизм розжига инертного газа, находящегося в колбе. Изменение температурного режима внутри стартера приводит к отрыву биметалической пластинки от неподвижного электрода.

В дросселе под влиянием самоиндукции возникает импульс повышенного напряжения, который пробивает газовый промежуток в колбе. Он даёт толчок к зажиганию лампы. Лампа будет продолжать свою работу. В этом смысл включения стартера и дросселя в схему управления лампой.

Как подключить дроссель

Установка люминесцентного дросселя не сложная, но, как и всегда, при работе с электрическими цепями, лучше доверить ее квалифицированному специалисту, если у пользователя не соответствующей группы допуска по электробезопасности.

Алгоритм установки дросселя на ЛЛ:

1. При установке люминесцентного осветительного прибора сначала отключают питание от сети.
2. Снимают пластину рассеивателя, закрывающую лампу и удаляют саму лампу.
3. При получении доступа к дросселю снимают с него крышку и отсоединяют все провода. Перед этим рекомендуется удостовериться, что питание прибора не выполняется, используя тестер напряжения.
4. После приобретения необходимого балласта выполняют зачистку проводов для подсоединяют по указанной схеме.
5. Включают электропитание только тогда, когда все вышеперечисленные шаги были выполнены в обратном порядке ибалласт будет полностью установлен.

Обратите внимание! Согласно европейским нормам старые дросселя утилизируют, поскольку они содержат токсины, вредные для окружающей среды

Электронные аналоги

Основная масса дросселей – это достаточно габаритные приборы. Чтобы уменьшить их размеры, но при этом не изменять параметров, необходимо заменить катушку индуктивности полупроводниковым стабилизатором, который, в принципе, собой представляет высокой мощности транзистор. То есть в конечном итоге получается электронный дроссель.

По сути, установленный транзистор стабилизирует скачки (колебания) напряжения, уменьшают его пульсацию. Но придется учитывать тот факт, что электронный дроссель является все-таки полупроводниковым устройством. Так что в высокочастотных приборах его использовать нет смысла.

Классификация приборов

В люминесцентных лампах могут использоваться электромагнитные или электронные дроссели. Каждому из видов присущи определенные достоинства и недостатки.

Электромагнитные

Электромагнитный дроссель представляет собой катушку с металлическим сердечником. Для обмотки используются медный и алюминиевый провода. От их диаметра зависит нормальная работа светильника. Потери мощности устройства составляют от 10 до 50%.

Люминесцентные лампы с электромагнитными дросселями стоят недорого, не требуют дополнительной настройки. Однако электромагнитный дроссель весьма чувствителен к нестабильности электрической сети. Малейшее колебание приводит к мерцанию лампы и повышению уровня шума: светильник начинает гудеть.

Электромагнитные ПРА

Перед зажиганием лампы из-за несинхронности работы дросселя с частотой сети происходят вспышки. Они приводят к ускоренному износу ПРА.

На разогревание электромагнитного дросселя тратится четверть мощности светильника.

Электромагнитные дроссели имеют право на жизнь, они обеспечивают достаточную надежность светильников. Но сейчас их активно вытесняют электронные балласты.

Рекомендуем Вам также ознакомиться как сделать своими руками блок питания из энергосберегающей лампы.

Электронные ПРА

Электронный дроссель имеет более сложную конструкцию. В его состав входят:

1. Фильтр электромагнитных помех. Гасит электромагнитные импульсы самого светильника и устраняет внешние помехи – от сети.
   выпрямитель: служит для преобразования тока.
2. Схема коррекции коэффициента мощности. Отвечает за контроль сдвига по фазе переменного тока, который проходит через нагрузку.
3. Фильтр сглаживающий. Снижает уровень пульсации переменного тока.
4. Инвертор. Отвечает за преобразование постоянного тока в переменный.
5. Балласт. Индукционная катушка, участвующая в накоплении энергии, подавлении помех и плавной регулировке яркости свечения.

При включении лампы ток из выпрямителя поступает на буфер конденсатора. Там происходит сглаживание частоты пульсации. Высокое напряжение попадает на инвертор и заряжает микросхемы и конденсаторы.

При достижении напряжения 5,5 В микросхема сбрасывается. Зарядка конденсатора обратной связи (компенсационной) регулируется транзисторами. Как только напряжение достигнет 12 В, система входит в следующую фазу – предварительного нагрева.

ЭПРА Navigator

Поджиг происходит при минимальном значении напряжения 600 В. Этот процесс происходит всего за 1,7 сек.