Электрооборудование, свет, освещение. Как устроена люминесцентная лампа

Как подключить лампу дневного света

Лампы дневного света давно и прочно вошли в нашу жизнь, а сейчас приобретают наибольшую популярность, так как электроэнергия постоянно дорожает и использование обычных ламп накаливания становится довольно дорогим удовольствием. А энергосберегающие компактные лампы не всем могут быть по карману, да и современные люстры требуют большого их количества, что ставит под сомнение экономию средств. Именно поэтому в современных квартирах устанавливается все больше люминесцентных ламп.

Содержание

Устройство люминесцентных ламп
Принцип работы лампы дневного света
Как подключить лампу дневного света?
Как проверить лампу дневного света?

Устройство люминесцентных ламп

Чтобы понять, как работает лампа дневного света, следует немного изучить ее устройство. Лампа состоит из тонкой стеклянной цилиндрической колбы, которая может иметь различный диаметр и форму.

Лампы могут быть:

прямые;
кольцевые;
U-образные;
компактные (с цоколем Е14 и Е27).

Хоть они все отличаются по внешнему виду объединяет их одно: все они имеют внутри электроды, люминесцентное покрытие и закачанный инертный газ, в котором находятся пары ртути. Электроды представляют собой небольшие спирали, которые раскаляются на короткий промежуток времени и зажигают газ, благодаря которому люминофор, нанесенный на стенки лампы, начинает светиться. Так как спирали для розжига имеют маленький размер, то стандартное напряжение, имеющееся в домашней электросети, для них не подходит. Для этого применяют специальные приборы – дроссели, которые ограничивают силу тока до номинального значения, благодаря индуктивному сопротивлению. Также, чтобы спираль разогревалась кратковременно и не перегорела, используют еще один элемент – стартер, который после зажигания газа в трубках лампы, отключает накал электродов.

Дроссель

Стартер

Принцип работы лампы дневного света

На клеммы собранной схемы подается напряжение 220В, которое проходит через дроссель на первую спираль лампы, далее переходит на стартер, который срабатывает и пропускает ток на вторую спираль, подключенную к сетевой клемме. Наглядно это видно на схеме, представленной ниже:

Зачастую на входных клеммах устанавливают конденсатор, играющий роль сетевого фильтра. Именно его работе часть реактивной мощности, вырабатываемой дросселем, гасится, и лампа потребляет меньше электроэнергии.

Как подключить лампу дневного света?

Схема подключения люминесцентных ламп, приведенная выше, является простейшей и предназначена для розжига одной лампы. Для того, чтобы выполнить подключение двух ламп дневного света, необходимо немного изменить схему, действуя по тому же принципу последовательного соединения всех элементов, так, как показано ниже:

В данном случае используется два стартера, по одному на каждую лампу. При подключении двух ламп к одному дросселю следует учитывать его номинальную мощность, которая указана на его корпусе. Например, если он имеет мощность 40 Вт, то к нему можно подключить две одинаковые лампы, имеющие нагрузку не более 20 Вт.

Существуют также и схема подключения лампы дневного света без использования стартеров. Благодаря использованию электронных балластных устройств розжиг ламп происходит мгновенно, без характерного «моргания» со стартерными схемами управления.

Электронные балласты

Подключить лампу к таким устройствам очень просто: на их корпусе расписана детальная информация и схематически показано, какие контакты лампы необходимо соединить с соответствующими клеммами. Но чтобы было совсем понятно, как выполнить подключение лампы дневного света к электронному балласту, нужно взглянуть на простую схему:

Преимуществом данного подключения является отсутствие дополнительных элементов, необходимых для стартерных схем управления лампами. К тому же, с упрощением схемы увеличивается надежность работы светильника, так как исключаются дополнительные соединения проводов со стартерами, которые являются еще и довольно ненадежными устройствами.

Ниже приведена схема подключения к электронному балласту двух люминесцентных ламп.

Как правило, в комплекте с электронным балластным устройством уже имеются все необходимые провода для сборки схемы, поэтому нет необходимости что-то придумывать и нести дополнительные расходы для покупки недостающих элементов.

Как проверить лампу дневного света?

Если лампа перестала зажигаться, то вероятной причиной ее неисправности может быть обрыв вольфрамовой нити, которая разогревает газ, заставляя светиться люминофор. В процессе работы вольфрам постепенно испаряется, оседая на стенках лампы. При этом на краях стеклянной колбы появляется темный налет, предупреждающий о том, что скоро лампа может выйти из строя.

Как проверить целостность вольфрамовой нити? Очень просто, необходимо взять обычный тестер, которым можно измерить сопротивление проводника и прикоснуться к выводным концам лампы щупами.

Прибор показывает сопротивление 9,9 Ом, что красноречиво говорит нам, что нить цела.

Проверяя вторую пару электродов, тестер показывает полный ноль, эта сторона имеет обрыв нити и поэтому лампа не хочет зажигаться.

Обрыв спирали происходит от того, что со временем нить истончается и постепенно возрастает напряжение, проходящее через нее. Благодаря повышению напряжения выходит из строя стартер – это видно по характерному «морганию» ламп. После замены сгоревших ламп и стартеров схема должна работать без наладки.

Если включение ламп дневного света сопровождается посторонними звуками или слышен запах гари, следует немедленно обесточить светильник и проверить работоспособность всех его элементов. Имеется вероятность того, что на клеммных соединениях образовалась слабина и греется подключение проводов. Кроме этого, дроссель, если изготовлен некачественно, может иметь витковое замыкание обмоток и, как следствие, выход из строя ламп дневного света.

strport.ru

Как устроена люминесцентная лампа

люминесцентной лампе примерно в двести раз меньше, чем нормальная плотность атмосферного воздуха.

Ознакомившись с тем, что содержится в люминесцентной лампе, можно подумать, что она мало чем отличается от лампочки накаливания, и решить, что свет она даёт за счёт накала своих нитей, которых, в отличие от лампочки накаливания, не одна, а две.

Такое решение было бы глубоко ошибочным, и в этом легко убедиться. Прежде всего можно заметить, что при работе люминесцентной лампы её нити нагреваются гораздо слабее, чем в лампочке накаливания. Они светятся слабым желтовато-красным накалом и никак не могут

Рис. 4. Упрощённая схема включения люминесцентной лампы.

служить источником света. Ещё более существенную особенность люминесцентной лампы мы обнаружим, если проследим за тем, как она включается в электрическую сеть и как через неё проходит ток.

В наиболее простом виде включение люминесцентной лампы в сеть показано на рис. 4. Здесь В1 и В2 — два выключателя, которые необходимо включить, если мы хотим зажечь лампу. При этом ток от штепсельной розетки осветительной сети Ш проходит через выключатель В1, затем через нить Э1, выключатель В2, нить Э2 и возвращается ко второму полюсу розетки. Таким образом получается необходимая для прохождения тока замкнутая цепь.

Электрический ток, проходя последовательно через обе нити лампы, нагревает их. Но спустя одну-две секунды выключатель В2 следует выключить. Цепь при этом разрывается, и кажется, что ток должен прекратиться. На самом деле ток не прекращается, а продолжает идти через лампу сквозь заполняющие её пары ртути и газ аргон.

Если бы лампа, которую мы рассматриваем, действительно была лишена белого слоя на стенках, мы увидели бы, что при прохождении тока через неё она светится голубовато-зелёным светом, напоминающим цвет чистого неба.

Таким образом, в люминесцентной лампе протекает ряд процессов, которых нет в обычной лампочке накаливания. Для того чтобы понять работу люминесцентной лампы, необходимо во всех этих процессах разобраться. Нам нужно понять, как проходит ток через лампу, каким образом в лампе возникает свечение и как оно превращается в белое свечение, напоминающее дневной солнечный свет, отчего иногда люминесцентные лампы в обиходе и называют лампами дневного света.

К ответам на эти вопросы мы и перейдём в следующей главе.

Страница 2 of 2«12

www.hep.by

Как устроена люминесцентная лампа

Люминесцентные лампы сравнительно молоды. Впервые они стали применяться лишь около 1938 года, а широкое распространение получили лишь после второй мировой войны. И теперь всё чаще в витринах магазинов, на станциях метро, в цехах фабрик и заводов, в залах

Рис. 1. Внешний вид люминесцентной лампы.

музеев вместо привычных и всем знакомых электрических лампочек накаливания можно встретить длинные светящиеся трубки — люминесцентные лампы.

Уже своим внешним видом они резко отличаются от лампочек накаливания. Вместо небольшого прозрачного стеклянного баллончика, в котором ярко светится тонкая вольфрамовая нить, мы видим белые трубки длиной от 30 см до полутора метров. На обоих концах каждой трубки торчит не винтовой патрон, а по два металлических штырька (рис. 1).

Внутреннее устройство лампочки накаливания легко рассмотреть сквозь стеклянный баллон. Гораздо сложнее

Рис. 2. Внутреннее устройство люминесцентной лампы.

Рис. 3. Ножка люминесцентной лампы.

увидеть, что находится внутри люминесцентной лампы, так как стенки её изнутри покрыты хотя и тонким, но непрозрачным слоем какого-то белого порошка, который, как мы увидим, в работе лампы играет исключительно важную роль. Представим себе, однако, что мы удалили со стенок этот слой. Заглянем теперь внутрь лампы. Оказывается, от каждого из штырьков, торчащих по концам лампы, входят внутрь проволоки, к которым прикреплены вольфрамовые нити, подобно тому, как это сделано в лампочке накаливания (рис. 2).

При более внимательном рассмотрении мы обнаружим, что эти нити, как и стенки трубки покрыты белым порошком. Впрочем, анализ нам показал бы, что состав порошков, покрывающих стенки трубки и вольфрамовые нити, совершенно различен, да и служат они, как мы узнаем позже, для различных целей. Рядом с нитью к проволокам-вводам, к которым приварена нить, прикреплены две довольно толстые проволочки. В целом каждая ножка люминесцентной лампы выглядит так,как это показано на рис. 3.

Исследуя лампу более тщательно, мы кое-где на стенках обнаружим маленькие капельки ртути. Кроме того, в лампе есть ещё одна «составная часть», которую мы увидеть не можем. Это — небольшое количество газа аргона, плотность которого в

Страница 1 of 212»

www.hep.by

Ремонт люминесцентных светильников и люстр своими руками

Как таковые испорченные люминесцентные лампы восстановлению не подлежат. Во-первых, внутри разреженная атмосфера, во-вторых, колба заполнена парами ртути. Люминесцентные лампы подлежат обязательной утилизации. Факт потери герметичности несёт опасность. Отравление ртутью проявляется не сразу. Сегодня поговорим, как выполняется ремонт люминесцентных светильников и люстр собственноручно.

Виды ламп

Как работает люминесцентная лампа

Внутри люминесцентной лампы разжигается дуга. Постоянно присутствует разряд плазмы. За счёт этого выделяется энергия излучения, в инфракрасном диапазоне. При взаимодействии лучей с люминофором последний начинает светиться. Частота электромагнитных волн меняется на диапазон видимого света. Обычно разрядной средой служат пары ртути. К примеру, на внутренней стенки колбы присутствует капелька этого вещества для поддержания удельной концентрации.

Электроды люминесцентной лампы сложной конфигурации. По форме напоминают подковы. Дуга находится внутри колбы, две ножки торчат наружу. Это делается по понятным соображениям:

Наиболее эффективными с точки зрения цена/качество показали себя стартеры на основе дросселей.
Высокое индуктивное сопротивление цепи приводит к потерям за счёт сдвига угла между напряжением и током.
Для компенсации эффекта используются конденсаторы, включаемые параллельно люминесцентной лампе, а во второй ветке размещается стартер.

Это не единственная причина. К примеру, некоторые балласты, поддерживающие регуляцию яркости, для работы на малых токах требуют подобного включения активных сопротивлений. Форма электродов люминесцентной лампы объясняется целиком особенностями работы. В частности, имеются патроны для люстр, учитывающие указанный момент. Под них выпускаются лампы с цоколем на два штыря. Стандартные газоразрядные часто с виду не отличаются от прочих. А цоколь стандартный – Е27. Отличие колбы преимущественно в классе энергоэффективности (см. цветовую шкалу на упаковке).

Пришло время сказать, что внутри каждой энергосберегающей лампочки и светодиодной заключён драйвер. Это формирователь напряжения питания. Он коренным образом отличается для лампочек светодиодных и газоразрядных (люминесцентных). Разница в амплитуде напряжения: светодиоды требуют 2-3 В для устойчивого горения. Несложно найти в продаже ленту, маркировка которой включает тип источника. К примеру, SMD 3528. Легко найти технические характеристики на указанную модель (data sheet), где показано напряжение питания 3,3 В.

В газоразрядных лампах обычно используется сильно повышенный потенциал. Сообразно продукции магазинов логично поделить наш объект на две части:

Привычные люминесцентные лампы дневного света.
Лампочки с цоколями Е27, Е14 и пр., применяются в привычных люстрах и светильниках.

Люминесцентные лампы дневного света

Ремонт люминесцентных светильников логично начать с локализации неисправности. Полагаем, что в запасе имеется сменная лампа, пора вставить её и посмотреть, станет ли гореть. Если все в порядке, неисправность заключается в сгорании электродов колбы. В противном случае поломку следует искать в области стартера и питающей цепи:

Схема подъёма напряжения до 450 В

Электроды люминесцентной лампы обычно изготавливаются из вольфрама. Как и нить лампочки накала. Но по причине повышенных нагрузок жаростойкий металл дополнительно покрывают пастами из щелочных металлов. По мере работы защитный слой расходуется: от перегрева сохнет, осыпается или испаряется. В результате через время образуются голые участки вольфрама, который не преминет сгореть при первом удобном случае. В результате дуга гаснет. Это вызывает мгновенное повышение напряжения, что приводит к срабатыванию стартера. Люминесцентная лампа станет моргать, но дуга не зажигается, цепь разомкнута. Ремонту изделие не подлежит, но можно применить схему, изображённую на рисунке. Она проста и позволяет поднять напряжения примерно до 450 В. Ниже рассмотрим, как работает драйвер, а пока заметим, что по мере старения люминесцентной лампы стекло вдоль цоколей постепенно чернеет. Это вызвано постепенным обгоранием электродов.
Когда новая люминесцентная лампа не горит, пришло время смотреть драйвер. Здесь нужно заметить, что известно немало схем, сложно дать однозначные рекомендации, что и как в точности делать. Конструкции драйверов разнообразны, начиная от обычных резисторов и заканчивая электронными схемами, питающим люминесцентную лампу напряжением повышенной частоты (до 20 кГц). В результате блокируется так называемый стробоскопический эффект, возникающий за счёт частого моргания. Типичная люминесцентная лампа мерцает с частотой порядка 100 Гц (удвоенная промышленная), что попросту вредно для здоровья. Нужно сказать, что электронный балласт чаще используется в лампочках на цоколь Е27 и им подобных. Что касается нашего случая, по большей части применяется дроссельная схема с компенсирующим конденсатором. Стартер включается параллельно лампе.

Схема включения нерабочей люминесцентной лампы: бери от жизни все!

Схема без стартера

На рисунке представили возможную схему включения нерабочей люминесцентной лампы. Смысл: стартера больше нет, а электроды станут постоянно находиться под повышенным напряжением в 450 В. Этим генерируется тлеющий разряд. Принцип работы:

В начальный момент времени на положительной полуволне через диод Д4 заряжается конденсатор С4 до сетевого напряжения 220 В х 1,41 (корень из двух) = 310 В. Плюс накапливается на нижней обкладке (согласно схеме).
На отрицательной полуволне заряд получает конденсатор С3 через диод Д3. Разница потенциалов на обкладках достигает 310 В.
Теперь люминесцентная лампа находится под суммарным напряжением порядка 600 В, этого хватает для образования тлеющей дуги.
Конденсатор С4 разряжается через диоды Д1 и Д3, а С3 – через Д2 и Д4.

Назначение конденсаторов С1 и С2 на входе в развязке сети питания от высоковольтной части, в формировании правильного пути заряда и разряда ёмкостей С3 и С4. Понятно, что элементы должны выдерживать режимы работы. Рабочее напряжение конденсаторов не ниже 350 В. С1 и С2 лучше выбирать из ряда бумажных, а С3 и С4 — слюдяные (jelektro.ru). Требования к диодам схожие.

Система запуска люминесцентной лампы

Стандартная схема включения люминесцентной лампы выглядит так:

К одной ветви двойных электродов подаётся питание 220 В. В цепь последовательно включается дроссель и электроды лампы, параллельно стоит компенсирующий конденсатор (для нейтрализации реактивной части сопротивления дросселя).
Во второй ветке ставится стартер. Он представляет параллельно соединённый контактор и газоразрядную лампочку малой мощности.

Установка люминесцентной лампы

В начальный момент времени, минуя дроссель, напряжение сети прикладывается к стартеру. В результате начинает тлеть газоразрядная лампочка. Ток её сравнительно невелик и составляет 20 – 30 мА. За счёт этого начинается подогрев биметаллического реле, которое в нужный момент замыкается. Тогда напряжение на дросселе начинает стремительно расти, но ток сильно ограничен индуктивным сопротивлением. Постепенно из-за отсутствия тока накала биметаллическое реле остывает, в результате цепь обрывается.

Потом следует резкое перераспределение потенциала по цепи. Наблюдается резкое падение напряжения на дросселе. Обе обмотки его намотаны на единый сердечник, наблюдается резонансный ответный всплеск ЭДС (катушки за счёт направления витков создают складывающийся эффект). Возросшее напряжение пробивает люминесцентную лампу, загорается тлеющая дуга. Это приводит к появлению света. Теперь смотрите, что происходит, когда выгорает электрод:

Дуга тухнет, образуется разрыв цепи.
Все напряжение оказывается приложенным на стартер.
Газоразрядная лампочка зажигается и начинает греть биметаллическое реле.
Цепь замыкается, как на старте, потом рвётся.
Возникшая ЭДС пытается поджечь люминесцентную лампу, видно, как проскакивает дуга.
За счёт краткости момента повышения напряжения вспышка длится мгновение.
Все повторяется.

Неисправная люминесцентная лампа моргает. Умные головы догадались постоянно питать её повышенным напряжением (600 В), чтобы дуга не гасла. Понятно, что такой режим считается излишне напряжённым, при подключении по схеме, приведённой в предыдущем разделе, сломанная люминесцентная лампа долго не проработает. Что касается схемы поджига, анализ её проводится так:

Ремонт люминесцентных люстр начинается с проверки дросселя. Нужно прозвонить его. Питание отключается, изымать из схемы этот элемент не нужно. Обычно дроссель люминесцентной лампы изготавливается в виде солидных размеров параллелепипеда и имеет два вывода.
Компенсирующий конденсатор вряд ли явится причиной поломки, он лишь понижает реактивную часть сопротивления. Допустимо прозвонить на короткое замыкание (если постоянно выбивает пробки).
Стартер можно проверить при помощи обычной розетки. Обычно в корпусе имеется окошечко, через которое наблюдают за тлением разряда. В какой-то момент контакты замкнутся. Чтобы это отследить, последовательно со стартером включите обычную лампочку накала. Процесс выглядит так:

Вначале ничего не происходит.
Потом лампочка моргает и гаснет.
Цикл повторяется.

Все это занимает немного времени. Гораздо быстрее, нежели рассказ про ремонт люминесцентных светильников и люстр собственноручно. В результате выполненных мероприятий неисправность окажется локализована.

Ремонт цокольных галогенных лампочек

Продающиеся в магазине лампочки на цоколь Е27 и ему подобные не всегда люминесцентные. Здесь отличие в том, что является источником света. В нашем случае испускать его должен люминофор. А если просто используется матовое стекло, это уже иной тип лампочек.

Импульсный блок питания

Внутри цоколя находится драйвер (формирователь напряжения). Если лампочка сломалась, пора отсоединить резьбу с основанием и посмотреть, что внутри. Понадобится маленькая шлицевая отвёртка (даже индикаторная сойдёт). Колба снимается, внутри обычный импульсный блок питания, как показано на снимке. Чтобы устранять неисправности люминесцентных светильников, следует хорошо разбираться в электронике.

Схема состоит из диодов, резисторов, конденсаторов, одного дросселя, импульсного трансформатора и пары транзисторов. Принцип работы описывали выше, что касается колбы, она отличается от своих старших сородичей толщиной и формой. Не более.

До проверки потрудитесь вычертить на листочке схему печатной платы, многое станет ясным. Монтаж выполнен в один слой, мы не видим особых сложностей. Номиналы элементов написаны здесь же, по печатной плате, как водится у зарубежной электроники, идут поясняющие обозначения.

vashtehnik.ru