Лампа дневного освещения: устройство прибора со стартером и без, виды лампочек, схема подключения

Обновлено: 01.05.2024

Люминесцентные трубчатые лампы долгое время были популярны в освещении помещений любой площади. Они долго работают и не перегорают, а значит их нужно значительно реже обслуживать. Основная проблема — это не перегорание самой лампочки (выгорание спирали и люминофора), а выход из строя пускорегулирующей аппаратуры. В этой статье мы расскажем, как выполнить подключение люминесцентной лампы без дросселя и стартера, а также запитать от низковольтного источника постоянного тока.

Классическая схема включения люминесцентных ламп

Несмотря на технический прогресс и все преимущества электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА), и по сей день часто встречается схема включения с дросселем и стартером. Напомним, как она выглядит:

Люминесцентная лампа — это колба, которая конструктивно выполняется как прямая и закрученная трубка, наполненная парами ртути. На её концах расположены электроды, например, спирали или иглы (для изделий с холодным катодом, которые используются в подсветке мониторов). Спирали имеют два вывода, к которым подается питание, а стенки колбы покрыты слоями люминофора.

Принцип работы стандартной схемы подключения люминесцентной трубки с дросселем и стартером довольно прост. В первый момент времени, когда контакты стартера холодны и разомкнуты - между ними возникает тлеющий разряд, он нагревает контакты и они замыкаются, после чего ток течет по такой цепи:

Фаза-дроссель-спираль-стартер-вторая спираль-ноль.

В этот момент под воздействием протекающего тока разогреваются спирали, при этом остывают контакты стартера. В определенный момент времени контакты от нагрева изгибаются и цепь разрывается. После чего, за счет энергии, накопленной в дросселе, происходит всплеск напряжения и в лампе возникает тлеющий разряд.

Такой источник света не может работать напрямую от сети 220В, потому что для ее работы нужно создать условия с «правильным» питанием. Рассмотрим несколько вариантов.

Питание от 220В без дросселя и стартера

Дело в том, что стартеры периодически выходят из строя, а дроссели перегорают. Всё это стоит не дешево, поэтому есть несколько схем для подключения светильника без этих элементов. Одну из них вы видите на рисунке ниже.

Диоды можно выбирать любые с обратным напряжением не менее 1000В и током не меньше чем потребляет светильник (от 0,5 А). Конденсаторы выбирайте с таким же напряжением в 1000В и ёмкостью 1-2 мкФ. Обратите внимание, что в этой схеме включения выводы лампы замкнуты между собой. Это значит, что спирали в процессе зажигания не участвуют и можно использовать схему для розжига ламп, где они перегорели.

Такую схему можно использовать для освещения подсобных помещений и коридоров. В гараже можно применять, если в нём вы не работаете на станках. Светоотдача может быть ниже, чем при классическом подключении, а световой поток будет мерцать, хоть это и не всегда заметно для человеческого глаза. Но такое освещение может вызвать стробоскопический эффект — когда вращающиеся части могут казаться неподвижными. Соответственно это может привести к несчастным случаям.

Примечание: во время экспериментов учтите, что запуск люминесцентных источников света в холодное время года всегда осложнен.

На видео ниже наглядно показано, как запустить люминесцентную лампу, используя диоды и конденсаторы:

Есть еще одна схема подключения люминесцентной лампы без стартера и дросселя. В качестве балласта при этом используется лампочка накаливания.

Лампу накаливания использовать на 40-60 Вт, как показано на фото:

Альтернативой описанным способам является использование платы от энергосберегающих ламп. Фактически это тот же ЭПРА, что используется с трубчатыми аналогами, но в миниатюрном формате.

На видео ниже наглядно показано, как подключить люминесцентную лампу через плату энергосберегающей лампы:

Питание ламп от 12В

Но любители самоделок часто задаются вопросом «Как зажечь люминесцентную лампу от низкого напряжения?», мы нашли один из вариантов ответа на этот вопрос. Для подключения люминесцентной трубки к низковольтному источнику постоянного тока, например, аккумулятору на 12В, нужно собрать повышающий преобразователь. Простейшим вариантом является схема автогенераторного преобразователя на 1 транзисторе. Кроме транзистора нам понадобится намотать трёхобмоточный трансформатор на ферритовом кольце или стержне.

Такую схему можно использовать для подключения люминесцентных ламп к бортовой сети автомобиля. Для её работы также не нужен дроссель и стартер. Более того она будет работать даже если её спирали перегорели. Возможно вам понравится одна из вариаций рассмотренной схемы.

Запуск люминесцентной лампы без дросселя и стартера можно осуществить по нескольким рассмотренным схемам. Это не идеальное решение, а скорее выход из ситуации. Светильник с такой схемой подключения не следует использовать в качестве основного освещения рабочих мест, но допустимо для освещения помещений, где человек не приводит много времени — коридоры, кладовые и прочее.

С повышением цен на электроэнергию, приходится задумываться о более экономных светильниках. Одни из таких используют осветительные приборы дневного света. Схема подключения люминесцентных ламп не слишком сложна, так что даже без особых знаний электротехники можно разобраться.

Принцип работы люминесцентного светильника

В светильниках дневного света использована способность паров ртути излучать ультрафиолетовое волны под воздействием электричества. В видимый для нашего глаза диапазон, это излучение переводят вещества - люминофоры.

Потому обычная люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу, стенки которой покрыты люминофором. Внутри также находится некоторое количество ртути. Имеются два вольфрамовых электрода, обеспечивающих эмиссию электронов и разогрев (испарение) ртути. Колба заполнена инертным газом, чаще всего - аргоном. Свечение начинается при наличии паров ртути, разогретых до определенной температуры.

Принципиальное устройство люминесцентной лампы дневного света

Но для испарения ртути обычного напряжения сети недостаточно. Для начала работы параллельно с электродами включают пуско-регулирующие устройства (сокращенно ПРА). Их задача — создать кратковременный скачок напряжения, необходимый для начала свечения, а затем ограничивать рабочий ток, не допуская его неконтролируемого возрастания. Эти устройства - ПРА — бывают двух видов — электромагнитные и электронные. Соответственно, схемы отличаются.

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, он 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 стартера

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.

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.

Электронный балласт

Все недостатки описанной выше схемы стимулировали изыскания. В результате была разработана схема электронного балласта. Она которая подает не сетевую частоту в 50Гц, а высокочастотные колебания (20-60 кГц), тем самым убирая очень неприятное для глаз мигание света.

Один из электронных балластов — ЭПРА

Выглядит электронный балласт как небольшой блок с выведенными клеммами. Внутри находится одна печатная плата, на которой собрана вся схема. Блок имеет небольшие габариты и монтируется в корпусе даже самого небольшого светильника. Параметры подобраны так, что пуск происходит быстро, бесшумно. Для работы больше никаких устройств не надо. Это так называемая без стартерная схема включения.

На каждом устройстве с обратной стороны нанесена схема. По ней сразу понятно, сколько ламп к нему подключается. Информация продублирована и в надписях. Указывается мощность ламп и их количество, а также технические характеристики устройства. Например, блок на фото выше обслуживать может только одну лампу. Схема ее подключения есть справа. Как видите, ничего сложного нет. Берете провода, соединяете проводниками с указанными контактами:

первый и второй контакты выхода блока подключаете к одной паре контактов лампы:
третий и четвертый подаете на другую пару;
ко входу подаете питание.

Все. Лампа работает. Ненамного сложнее схема включения двух люминесцентных ламп к ЭПРА (смотрите схему на фото ниже).

ЭПРА для двух ламп дневного света

Преимущества электронных балластников описаны в видео.

Такое же устройство вмонтировано в цоколь ламп дневного света со стандартными патронами, которые еще называют «эконом лампами». Это аналогичный осветительный прибор, только сильно видоизмененный.

Это тоже люминесцентные лампы, только форма другая

Освещение является важной составляющей работы и быта современного человека. Начиная от цехов и офисов и заканчивая жилыми помещениями, везде сейчас присутствуют осветительные приборы. Во многих из них использованы люминесцентные газоразрядные источники света, больше известные как лампы дневного освещения.

Описание люминесцентных ламп

Относительно недавно люминесцентные лампы не пользовались столь широким спросом, так как выдаваемый ими спектр оттенков был крайне мал: бело-розовый и бело-зелёный. Но с развитием осветительного оборудования модернизировались и совершенствовались лампочки дневного света. Тем более что они позволяли создавать светильники практически любых дизайнов, да и самой лампе можно было придать любую сложную форму. А сильно расширившийся спектр свечения и низкое энергопотребление позволили не только догнать, но и перегнать по популярности обычные лампы накаливания.

Что касается устройства, то такие осветительные приборы представляют собой колбу, внутренняя поверхность которой покрыта тонким слоем люминофора и наполнена ртутными парами. При возникновении электрического тока ртуть начинает излучать ультрафиолет, который преобразует люминофор в видимый свет. Чем больше люменов, тем большую светоотдачу имеет лампа. Степень освещённости принято измерять в люксах.

Помимо этого, колба наполняется инертным газом, который позволяет получать свечение различных оттенков. Так, если используется неон, то свет будет красным, аргоновые изделия выдают голубой оттенок, а колбы, наполненные гелием, могут выдавать от светло-жёлтого до бледно-розового.

Принцип работы

В основе ламп дневного света лежит тот же принцип, что и в обыкновенной лампочке накаливания. Это усовершенствованный вид последних. Ведь схема лампы дневного света более сложная, чем её налог с нитью накаливания. Хотя и здесь присутствуют вольфрамовые нити, которые при воздействии на них электрического тока сильно разогреваются. Пожалуй, это самое основное сходство между обоими вариантами.

Несмотря на внешне кажущуюся сложность устройства люминесцентных лампочек, работают они по простому принципу. Между электродами, находящимися на разных концах устройства, при подаче напряжения возникает дуговой разряд.

Колба заполнена любым инертным газом и небольшим количеством ртути, которые при воздействии тока начинают излучать ультрафиолет.

Так как УФ человеческий глаз не способен видеть, приходится такое излучение преобразовать в видимый свет. С этим отлично справляется так называемый люминофор, который наносят на внутреннюю поверхность стеклянной колбы. В его основе, как правило, используются производные кальция или цинка. Хотя вполне допустимо применение и других элементов. Ведь именно от состава люминофора зависит оттенок, который даёт свет прибора.

Полученный дуговой разряд постоянен из-за того, что с поверхности катода происходит выбивание электронов за счет высокой температуры. Разогревают катоды, пропустив через них ток, либо бомбардировкой ионов в тлеющем разряде с высоким напряжением, где для ограничения тока используется балласт.

Балласт, или пускорегулирующий автомат, помогает решить ряд проблем, которые возникают при использовании ЛДС. Ведь напрямую люминесцентные лампы подключить к сети нельзя, так как они имеют довольно высокое сопротивление, что, в свою очередь требует наличие импульса большого напряжения, чтобы получить разряд для зажигания. Помимо этого, в цепь обязательно необходимо включить сопротивление, которое не позволит случиться короткому замыканию, вследствие чего лампа сгорит. Случается это из-за отрицательного дифференциального сопротивления, которое возникает во время появления разряда в лампе.

Виды и формы

Несмотря на общую внешнюю схожесть, существуют значительные различия между разными люминесцентными лампами. Так, есть варианты низкого и высокого давления. Как можно понять из названий, одни заполняются газами под низким давлением, другие, напротив, под высоким. Если необходимо осветить жилое помещение, офис или цех, то предпочтительнее использовать именно ЛДС низкого давления. Что касается изделий с высоким давлением, то их принято эксплуатировать в приборах, требующих высоких мощностей, к примеру, при настройке уличного освещения.

Это не единственное отличие таких изделий. Ещё одной из важных характеристик является спектр излучения. Свет, излучаемый лампой, кажется белым, однако в действительности может искажать цвета окружающих предметов. Происходит это по той причине, что применяемый люминофор излучает одни цвета больше, а другие меньше. Глаз неспособен увидеть подобное различие, но отлично воспринимает искажение цвета в окружающей обстановке. Однако такие лампы имеют хорошую световую отдачу, что также ценно в ряде случаев.

Если вспомнить биологию, то глаз имеет цветовые рецепторы трёх типов, остальное дорабатывает мозг. Таким образом, можно его «обмануть» и сделать ЛДС, которые позволяют видеть весь спектр. Для этого достаточно применить трёхполосный или пятиполосный люминофор. Правда, такие варианты будут стоит гораздо дороже.

Как понятно, выбор зависит непосредственно от нужд и места, которое необходимо осветить. Поэтому существует специальная маркировка, позволяющая определить, какую светимость даёт изделие:

Д — таким образом обозначается обыкновенная стандартная лампа.
ЛДЦ — лампы, маркированные такими буквами, имеют улучшенный показатель цветности.
ЛБ — маркировка говорит о том, что лампочка выдаёт белый свет.
ЛХБ — подразумевается, что лампа светит белым, но уже холодным светом.
ЛТБ — такие люминесцентные лампы также излучают белый, но уже тёплый свет.

Что касается формы, то здесь существует неограниченное разнообразие. В большинстве случаев известны простые линейные люминесцентные лампы. Но всё чаще можно увидеть компактные изогнутые, U-образные и другие формы. Это позволяет сделать сам светильник более компактным, красивым и удобным. А варианты стандартной маркировки Е27, Е14 и Е40 рассчитаны на использование вместо ламп накаливания в различных осветительных приборах

Пускорегулирующие аппараты (балласты)

Существует два вида пускорегулирующих аппаратов. На сегодняшний день наиболее востребованы устройства дневного освещения с электромагнитным (ЭмПРА) и электронным (ЭПРА) балластами.

Электромагнитный пускорегулирующий аппарат является дросселем с заданным индуктивным сопротивлением, который последовательно подключён к лампе (или к нескольким лампам) известной мощности. Стартер в виде неоновой лампочки с биметаллическими электродами, а также конденсатор подключаются к нитям накала последовательно. Между собой неоновая лампа и конденсатор соединены параллельно.

Дроссель позволяет засчет самоиндукции получить пусковой импульс до 1 кВ, при этом заодно ограничить ток, проходящий через лампу, благодаря индуктивному сопротивлению.

Несмотря на простоту, надёжность и долговечность, эта схема подключения лампы дневного света со стартером всё же имеет несколько недостатков:

Длительный (до 3 сек.) запуск светильника.
Дроссель потребляет огромное количество энергии.
При старом или некачественно дросселе может возникать низкочастотное гудение.
Мерцание, что негативно отражается на зрении, а также при совпадении вращения с частотой сети подвижные части могут казаться неподвижными. Вследствие чего лампочки с таким балластом запрещены для освещения механизмов с вращающимися частями без дополнительной подсветки.
Большая масса и немалые габариты.
Не работают при низких температурах.

Электронный балласт, обозначающийся ЭПРА, более современный и предпочтительный аналог. У него практически нет недостатков, но есть много достоинств, что отличает его от электромагнитного.

Ввиду того что лампы питаются высокочастотным напряжением от 25 до 133 кГц, а не стандартным сетевым (50−60 Гц), полностью исключается возможность мигания. Это положительно сказывается не только на зрении, но и на работе в целом. Особенно с движущимися деталями механизмов и машин.
Потребление электричества на 20−25% ниже, чем при использовании электромагнитного аппарата.
Значительно ниже затраты не только на утилизацию, но и на изготовление, так как используется меньше меди и железа.
Возможна централизованная система освещения, регулируемая автоматически, что позволяет экономить электроэнергию до 85%.
Некоторые варианты электронных балластов позволяют регулировать яркость ламп.

Достоинства и недостатки

Выбирая осветительное оборудование, человек должен представлять, какие плюсы и минусы есть у люминесцентных ламп. Так, из основных преимуществ можно выделить:

отличную световую отдачу и высокие показатели КПД;
длительное время эксплуатации;
освещение, воспринимаемое человеком почти как естественное;
превосходную цветопередачу;
низкую чувствительность к скачкам напряжения;
отличную ценовую политику.

Конечно, есть у них и свои недостатки, которые не являются преградой для высокой популярности у населения. Основным из недостатков можно считать наличие в подобных изделиях ртути, что делает его в некотором роде опасным, но при правильной эксплуатации и своевременной утилизации этот показатель стремится к минимуму.

Некоторые модели таких осветителей могут выдавать пульсации, вредные для органов зрения. Однако, выбирая лампу и учтя ряд нюансов, этого недостатка можно избежать.

Понижение уровня светового потока в процессе эксплуатации также неизбежно. Но несмотря на это, при соблюдении самых простых условий использования, описанных в инструкции к изделию, время качественной работы измеряется десятками тысяч часов, что значительно больше предполагаемой работы ламп накаливания.

Утилизация вышедших из строя изделий

Так как люминесцентные лампы содержат в своём составе ртуть, являющуюся ядовитым веществом 1-го класса опасности, то подобные изделия должны быть подвержены обязательной утилизации и переработке. Постоянное воздействие паров ртути на человека сказывается не очень хорошо на его здоровье. Поэтому вышедшие из строя и отработанные изделия положено сдавать в специальные пункты приёма, которые принимают их бесплатно. Такие пункты могут располагаться в ЖЭУ, ДЭЗ, РЭУ и даже в магазинах.

После этого отработанные лампы проходят этап утилизации и термодемеркуризацию, благодаря которой ртуть в дозе от 1 до 70 мг на изделие собирается и используется в дальнейшем производстве.

Читайте также: