Принцип работы стартера люминесцентной лампы

Стартеры для ламп. Устройство и работа. Замена и как выбрать

Стартеры для ламп являются частью пускорегулирующей аппаратуры, которая служит для зажигания люминесцентных ламп при подключении к сети 220В с частотой 50 Гц. Помимо стартеров в состав ЭМПРА входит конденсатор и дроссель.

Как устроены и работают стартеры для ламп

Стартер представляет собой небольшую газоразрядную лампу, в которой поддерживается тлеющий разряд. Ее корпус состоит из стеклянной колбы, которая заполняется инертным газом. В качестве него может применяться неон или гелий-водород. В колбе размещено два электрода чаще всего биметаллических. Один электрод закреплен, а второй установлен подвижно. Может применяться два подвижных электрода, что повышает надежность и быстродействие системы. В случае снижения эффективности изгиба одного электрода, это компенсирует второй.

При подаче напряжения на стартер происходит тлеющий разряд. Он поддерживается незначительным током в пределах 20-50 мА. Тлеющий разряд поднимает температуру внутри колбы, от чего происходит разогрев подвижного биметаллического электрода, в результате чего он изгибается и прикасается ко второму. При замыкании цепи разряд переходит на соединительный дроссель и в последующем на саму лампу, вызывая ее подогрев. В это время ток заряда в самом стартере прекращается, поэтому его электроды охлаждаются и разгибаются. В результате в электрической цепи создается импульс высокого напряжения, который передается на дроссель и зажигает люминесцентную лампу, провоцируя ее стойкое белое свечение.

Цель стартера заключается в подогреве лампы, поскольку в противном случае она просто не зажжется при подаче напряжения. Подобный эффект можно наблюдать пытаясь включить низкокачественную люминесцентную лампочку на морозе. Если в тепле она работает безотказно, то в холоде не светит.

Для обеспечения продолжительного ресурса эксплуатации пускателя требуется наличие конденсатора. Его задача заключается в сглаживании экстра токов, благодаря чему осуществляется размыкание электродов прибора. Без наличия конденсатора электроды просто спаяются между собой. Конденсатор имеет емкость от 0,003 до 0,1 мкФ. Зачастую в конструкции люминесцентных ламп, особенно с патроном Е27, предусматривается подключение двух последовательно соединенных конденсаторов емкостью каждого по 0,01 мкФ. Это необходимо для компенсации создания радиопомех, которые обычно наблюдаются при работе ламп дневного света.

Специфика работы стартера требует соблюдение определенного напряжения. В случае его падения до уровня 80% лампочка не загорится, поскольку пускатель не сможет правильно ее прогреть. Дело в том, что напряжение зажигания самого стартера должно быть ниже, чем напряжение в сети, к которой он подключен. При этом рабочее напряжение вызывающее свечение самой люминесцентной лампы должно быть ниже, чем у пускателя.

Срок службы стартера и признаки его скорого выхода из строя

Стартеры для ламп выходят из строя чаще, чем непосредственно сама лампочка. По мере применения пускового устройства напряжение образующее тлеющий разряд снижается. Как следствие может наблюдаться замыкание между электродами стартера даже при работе лампы, когда она уже издает свет. Как следствие лампочка гасится и снова зажигается, что человеческим глазом воспринимается как мерцание. Симптомом начала таких проблем является легкое мигание при длительной работе, или вначале до набора максимального свечения.

В это время внутри стартера электроды то присоединяются, то разъединяются. Как только контакт между ними прекращается лампа горит. Подобные блики не только мешают, но и опасны для других элементов лампы, в первую очередь наблюдается перегрев дросселя. Может выйти из строя и сама колба.

Люминесцентные лампочки предлагаются в различных форматах. Лампы, применяемые в обыкновенных люстрах и светильниках, сделаны под цоколь Е14 и Е27. В этом случае стартер прячется прямо в корпусе лампочки, поэтому как только он выходит из строя, то меняется весь механизм. Для вытянутых ламп, устанавливаемых в потолочные светильники, применяются отдельные пусковые устройства. Такие стартеры для ламп нужно своевременно менять, чтобы предотвратить выход из строя всей осветительной системы.

Фактический ресурс стартера позволяет осуществлять не менее 6000 включений. Это довольно много, ведь даже пользуясь светом дважды в день, ресурс израсходуется только через 8 лет. Конечно, свет может включаться и отключаться гораздо чаще, поэтому стартеры для ламп на практике служат намного меньше.

Стартеры для ламп являются довольно специфической конструкцией, главный недостаток которой в низкой надежности. Зачастую устройство отказывает, в результате чего возникает фальстарт в виде несколько вспышек света при нажатии на включатель. Как следствие после короткого мерцания полноценное свечение так и не происходит. Любые неполадки пускателя негативно сказываются на ресурсе самой лампочки. Проблемы с запуском снижают и коэффициент полезного действия осветительного оборудования, увеличивая потребление энергии, что сопровождается малым количеством выделяемого света.

По мере эксплуатации рабочее напряжение стартера снижается, в то время как у самой лампы повышается. Такая несовместимость провоцирует возникновение тлеющего разряда даже в том случае, если лампочка уже светит, что тоже провоцирует мигание. Со временем стартер может терять в уровне эффективности разогрева лампы. В результате нажимая на выключатель, свет просто не зажигается. Чтобы все заработало, приходится по несколько раз жать на клавишу. При каждом срабатывании лампа понемногу прогревается, пока не достигнет достаточной температуры для свечения. При этом создается впечатление, что вся проблема в самом выключателе, а точнее его контактами. По этой причине осуществляется сильное надавливание на его клавишу.

Критерии выбора

Выбирая стартер под определенный тип ламп, требуется в первую очередь обращать внимание на следующие показатели:

• Ток зажигания.
• Напряжение.
• Уровень мощности.
• Тип применяемого конденсатора.

Что касается тока зажигания, он должен быть выше рабочего напряжение лампы, но не ниже напряжения в сети питания. Только при соблюдении таких условий освещение будет работать корректно.

Базисное напряжение может составлять 127 или 220В. При включении в одноламповую схему применяется устройство на 220В. Для двухламповых систем используются стартеры на 127В.

Одним из самых важных критериев выбора стартера является уровень его мощности. Он измеряется в ваттах (Вт) и прописывается на боковой части корпуса стартера. В отдельных случаях мощность может изображаться на торцевой части стартера выдавленной в пластике. Подавляющее большинство представленных в продаже пускателей производятся с мощностью 60, 90 и 120 Вт. Также бывают стартеры для ламп с диапазоном мощности 4-22 Вт, 4-65 Вт и так далее.

В некоторых странах, в том числе и России, для обозначения параметров стартера применяется маркировка. На поверхность корпуса устройства наносится буквенно-цифровая надпись ХХ-С-ХХХ. Сначала идут две цифры, которые указывают на мощность устройства. Потом указывается буква «С», обозначающая что применяемый прибор это стартер. Дело в том, что при незнании пускатель можно спутать с конденсатором или другими устройствами, поэтому присутствие в маркировке «С» позволяет избежать подобных ошибок. Сразу после буквы идет трехзначное число, которое указывает на напряжение, применяемое для работы. Это может быть 127 или 220В.

Многие производители, поставляющие свою продукцию на рынки всего мира, применяют свою собственную фирменную маркировку. В этом случае для удобства потребителей помимо собственного буквенно-цифрового обозначения применяется и стандартная расшифровка с указанием параметров мощности и напряжения. Далеко не все бренды указывают на корпусе устройства для скольких лампочек оно может поменяться. При отсутствии нужной информации ее нужно искать в инструкции.

Процесс замены пускателя

Рекомендуется менять стартеры для ламп вместе с самими лампами. В этом случае новые устройства не выйдут из строя в неподходящий момент, из-за износа старых элементов в схеме подключения.

Замену нужно осуществлять не только при полном перегорании лампы, но и в случае:

• Мерцания.
• Длительной задержки при включении.
• Сильного шума при работе.
• Существенного падения яркости.
• Самовольного отключения на продолжительный срок с последующим включением.

В случае с люминесцентными лампами в формате цоколя Е14 и Е27 прибор просто выкручивается, а на его место ставится новая лампочка. Длинные лампы потолочного типа меняются по другой схеме. Колба лампочки поворачивается по своей осина на 45 градусов в направлении часовой стрелки. В результате ее электроды сдвигаются до выходного шлица. После этого лампа вытягивается. Стартер скрыт за отражающей крышкой светильника, поэтому ее нужно также демонтировать. Она может крепиться защелками или винтами. После извлечения крышки можно увидеть закрепленный в посадочном гнезде стартер. Он просто поворачивается против часовой стрелки до характерного щелчка и вытягивается как вилка из розетки. На его место ставится новый стартер.

Устройство и область применения

Конструкция стартера (код по ОКПД 31.50.42.190) довольно проста: компактная колба (баллон), изготовленная из стекла и заполненная инертным газом (чаще это неон); металлический или пластиковый корпус; два электрода (один из которых биметаллический).

По сути, данный элемент представляет собой лампу тлеющего разряда. Для нормальной работы люминесцентных ламп необходимо выбрать еще и пускорегулирующий аппарат. Схема, по которой предусматривается электронный тип балласта (ЭПРА), обычно не включает в себя стартер.

Схема люменесцентного светильника

Соответственно, основное направление применения данного элемента по коду ОКПД 31.50.42.190 – обеспечение приемлемых условий работы газоразрядных ламп с ЭмПРА. Задействуют пусковое устройство как при одиночном, так и при последовательном подключении. При этом допускается использовать в качестве источника питания сети 220/240 В и 110/130 В.

Деталь для «розжига» света

Стартер в разных модификациях устройств дневного света предназначен для зажигания источников света, питающихся от сети с переменным током частотой в 50 Гц. Для этого в устройство таких ламп устанавливают специальный пускорегулирующий аппарат.

Для ламп тлеющего разряда под стартером понимается устройство, что при активации источника света подает на контакты повышенное напряжение.
Стартер имеет вид стеклянной колбы небольшого размера, которая заполнена газом. Сама колба пребывает внутри корпуса (пластикового/металлического). Снизу стартер оснащен двумя электродами. Именно они вступают с проводами лампы в контакт. А сверху такая деталь иногда имеет окошко.

Обратите внимание! Именно стартер наиболее часто выходит из строя, что влечет за собой невозможность включения лампы дневного света. Но его очень легко можно заменить своими руками. Главное – знать, на что менять.

В схеме работы любой люминесцентной лампы стартер выполняет такие функции:

• при включении в сеть он первым включается в работу;
• осуществляет прогрев электрода;
• повышает подачу тока на осветитель;
• осуществляет размыкание или замыкание биметаллических пластин;
• передает ток на дроссель

Таким образом, если эта деталь выходит из строя, то лампу дневного света невозможно будет включить. Она просто не станет светить. Кроме этого необходимо знать, что подключение лампы напрямую снижает ее срок эксплуатации.
Выбор стартера, который используется для зажигания люминесцентных ламп, будет завесить от схемы ее подключения. Это необходимо знать, подбирая данную деталь и устанавливая ее своими руками.

Схема подключения

Мощность источника света должна коррелировать с параметрами остальных компонентов. Если они не совпадают, то возможно либо, что схема вообще не запуститься, либо при запуске запуска электроды разрушатся из-за перегрева.

Для подключения двух лл не требуется дубляж схемы. Целесообразно сократить количество элементов. В этом случае высвобождается один из дросселей.

На второй схеме дополнительный газоразрядные лампы соединены последовательно, а стартеры включены в параллель. В остальном схемы идентичны. Различие будет в номинале дросселя. Он должен быть рассчитан на суммарную мощность ламп. Стартер должен соответствовать мощности лампы. Обычно, в схеме с двумя лампами, используют одинаковые мощности. Конденсатор желателен в параллели источнику переменного тока. Он предназначен для улучшения параметров питания. При мощностях ламп порядка 40 Ватт, обычно достаточно емкости от 2 до 10 мкФ. Напряжение конденсатора выбирается не ниже двукратного напряжения питания.

Тепловой вид пускателя

Главной отличительной особенностью теплового вида зажигателя является его продолжительный период пуска. При функционировании данного механизма происходит растрата большого количества электроэнергии.

Зажигатели такого типа в основном применяются при низких температурных показателях. Их принцип функционирования значительно отличается от алгоритма работы других типов. При выключении электроэнергии, электроды переходят в замкнутое положение, при включении – появляется импульс повышенного напряжения.

Принцип работы люминесцентного светильника

Как работает люминесцентная лампа? Сначала образуются свободно движущиеся электроны. Это происходит в момент включения питающего переменного напряжения в областях вокруг вольфрамовых нитей накаливания внутри стеклянного баллона.

Эти нити за счет покрытия их поверхности слоем из легких металлов по мере нагрева создают эмиссию электронов. Внешнего напряжения питания пока недостаточно для создания электронного потока. Во время движения эти свободные частицы выбивают электроны с внешних орбит атомов инертного газа, которым заполнена колба. Они включаются в общее движение.

На следующем этапе в результате совместной работы стартера и электромагнитного дросселя создаются условия для увеличения силы тока и образования тлеющего разряда газа. Теперь наступает время организации светового потока.

Движущиеся частицы обладают достаточной кинетической энергией, необходимой для перевода электронов атомов ртути, входящей в состав лампы в виде небольшой капли металла, на более высокую орбиту. При возвращении электрона на прежнюю орбиту высвобождается энергия в виде света ультрафиолетового спектра. Преобразование в видимый свет происходит в слое люминофора, покрывающего внутреннюю поверхность колбы.

Для чего нужен дроссель в люминесцентной лампе

Это устройство работает с момента старта и на протяжении всего процесса свечения. На разных этапах задачи, выполняемые им, различны и могут быть разделены на:

• включение светильника в работу;
• поддержание нормального безопасного режима.

На первом этапе используется свойство катушки индуктивности создавать импульс напряжения большой амплитуды за счет электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции при прекращении протекания переменного тока через ее обмотку. Амплитуда этого импульса напрямую зависит от величины индуктивности. Он, суммируясь с переменным сетевым напряжением, позволяет кратковременно создать между электродами напряжение, достаточное для разряда в лампе.

При созданном постоянном свечении дроссель выполняет роль ограничивающего электромагнитного балласта для цепи дуги с низким сопротивлением. Его цель теперь – стабилизация работы для исключения дугового замыкания. При этом используется высокое индуктивное сопротивление обмотки для переменного тока.

Принцип работы стартера люминесцентной лампы

Устройство предназначено для управления процессом запуска светильника в работу. При первоначальном подключении сетевого напряжения оно полностью прикладывается к двум электродам стартера, между которыми существует небольшой промежуток. Между ними возникает тлеющий разряд, в котором температура увеличивается.

Один из контактов, выполненный из биметалла, имеет возможность под действием температуры изменять свои размеры, изгибаться. В этой паре он выполняет роль подвижного элемента. Возрастание температуры приводит к быстрому замыканию электродов между собой. По цепи начинает протекать ток, это приводит к понижению температуры.

Через небольшой промежуток времени происходит разрыв цепи, что является командой для вступления в работу ЭДС самоиндукции дросселя. Последующий процесс был описан выше. Стартер понадобится только на этапе следующего включения.

Как работает

Когда в схему, где установлен стартер, подается напряжение, оно попадает на его электроды, между которыми появляется тлеющий разряд. Сила тока разряда незначительная, в пределах от 20 до 50 мА. Именно этот разряд начинает нагревать электроды, которые под действием тепла изгибаются и через какое-то время соприкасаются друг с другом. То есть, электрическая цепочка замыкается, и ток подается далее на дроссель, конденсатор и на лампы дневного света. При этом тлеющий разряд прекращается.

Обратите внимание, что напряжение включение стартера должно быть чуть меньше номинального сети, то есть, 220 вольт, но при этом оно должно быть больше, чем напряжения включения самих ламп дневного света.

Итак, электроды соприкоснулись между собой, что дальше? Так как между ними нет тлеющего разряда, соответственно нет температуры, которая их нагревает. Происходит их остывание, что в конечном итоге приведет к размыканию электродов и цепочки. Именно в этот момент появляется так называемое импульсное напряжение высокой величины внутри дросселя. От него и происходит зажигание люминесцентного осветительного устройства. В процессе работы самой лампы дневного света в цепочке ток имеет значение, равное силе тока источника света. Падение же напряжения, а соответственно и силы тока, делится между самой осветительным прибором и дросселем на равные части.

Зажигание

Как происходит зажигание стартера для лампы? Необходимо отметить, что на эффективность зажигания влияют две позиции:

• величина силы тока на катодах лампы в момент размыкания электродов;
• продолжительность нагрева катодов.

Электромагнитная сила внутри дросселя зависит от силы тока в нем. Понятно, что недостаточность силы тока не приведет к зажиганию люминесцентного устройства. А сила тока напрямую зависит от напряжения в цепи. И если последний показатель ниже номинального, то есть большая вероятность, что лампа сразу не зажжется. Поэтому стартер будет в автоматическом режиме пытаться снова и снова проделать ту же операцию, пока она не загорится. Периодичность попыток стандартная – 10 секунд.

Если в питающей сети напряжение падает ниже 80% от номинального, то этого недостаточно, чтобы электроды нагрелись до необходимой температуры. То есть, при таком падении осветительное устройство просто не зажигается.

Конденсатор

Конденсатор в системе ПРА устанавливается параллельно стартеру. Эти два прибора взаимосвязаны. Основное назначение конденсатора:

• снижение помех в процессе замыкания и размыкание электродов стартера;
• увеличения длительности действия импульса при размыкании электродов;
• предотвращение спаивания электродов за счет высокого импульсного напряжения.

Чаще всего в ПРА используются конденсаторы емкостью 0,003-0,1 мкФ.

Как долго работает

Со временем эксплуатации стартера напряжение, создающее тлеющий разряд, снижается. Это может привести к обратному эффекту, когда при работающем люминесцентном светильнике электроды стартера вдруг начнут самопроизвольно замыкаться, что приведет к гашению самой лампы. Тут же будет происходить размыкание электродов, а соответственно и зажигание светильника. Оба процесса моментальные, что приводит к миганию светильника. Это не только влияет на эффективность его работы, но и снижает срок эксплуатации дросселя, потому что при такой работе он будет просто перегреваться.

Поэтому совет – периодически проверять стартер, и при необходимости менять его на новый. Как только увидели, что светильник замигал, не откладывайте замену в долгий ящик.

Освещение не включается: причины

Что делать, если не включается светильник:

• Напряжение питания меньше 200 В. Стартер не может работать при таких характеристиках.
• Износ стартера. Тлеющий разряд, дающий толчок для замыкания электродов, недостаточно велик в связи с амортизацией.
• Недостаточно времени для нагрева катодов.

Решить проблему можно, если сделать замену на другую лампу, имеющую больший период замыкания контактов.