В любом случае следует учитывать тот факт, что электронные балласты относятся к категории импульсных устройств, поэтому их включение без достаточной нагрузки является основной причиной выхода из строя.

Проверка работоспособности энергосберегающей лампы

Несложное тестирование позволяет своевременно выявить поломку и правильно определить основную причину неисправности, а иногда и выполнить самостоятельно наиболее простые ремонтные работы:

• Демонтаж рассеивателя и внимательный осмотр люминесцентной трубки с целью обнаружения участков выраженного почернения. Очень быстрое почернение концов колбы свидетельствует о перегорании спирали.
• Проверка нитей накала на предмет отсутствия разрывов при помощи стандартного мультиметра. При отсутствии повреждений нитей – показатели сопротивления могут варьироваться в пределах 9,5-9,2Om.

Если проверка лампы не показала сбоев в работе, то отсутствие функционирование может быть обусловлено поломкой дополнительных элементов, включая электронный балласт и контактную группу, которая достаточно часто подвергается окислению и нуждается в зачистке.

Проверка работоспособности дросселя осуществляется отключением стартера и замыканием на патрон. После этого нужно накоротко замкнуть патроны лампы и замерить дроссельное сопротивление. Если заменой стартера не удаётся получить желаемый результат, то основная неисправность, как правило, кроется в конденсаторе.

Блок 2

Что вызывает опасность в энергосберегающей лампе?

Ставшие относительно недавно очень популярными и модными различные энергосберегающие осветительные приборы, по мнению некоторых ученых, способны нанести достаточно серьезный вред не только окружающей среде, но и здоровью человека:

• отравление ртутьсодержащими парами;
• поражения кожных покровов с образованием выраженной аллергической реакции;
• повышение риска развития злокачественных опухолей.

Мерцающие лампы часто становятся причиной бессонницы, хронической усталости, снижения иммунитета и развития невротических состояний.

Важно знать, что из разбитой колбы люминесцентной лампы высвобождается ртуть, поэтому эксплуатация и дальнейшая утилизация должны осуществляться с соблюдением всех правил и мер предосторожности.

Значительное сокращение срока службы лампы люминесцентной, как правило, бывает спровоцировано нестабильностью напряжения или неисправностями балластного сопротивления, поэтому при недостаточно качественной работе электросети предполагается использование обычных ламп накаливания.

Видео на тему

Подробная схема подключения люминесцентной лампы, устройство 

Люминесцентные лампы обычно используют для освещения супермаркетов, учебных аудиторий, промышленных объектов, общественных закрытых помещений и прочего. С появлением более современных видов, которые выпускаются со стандартным цоколем E27, их начали использовать и в домашних условиях.

По истечении времени они набирают всё большей популярности. Но схема включения люминесцентных ламп достаточно сложная и требует особых познаний в этой области. Обычно подключают двумя схемами, о которых мы и поговорим дальше. Но сначала следует разобраться в принципе работы и строении такого светильника.

Принцип работы

Давайте разберём, что такое люминесцентная лампа, и как она работает. Представляет из себя стеклянную трубку, которая начинает работать за счёт разряда, который зажигает газы внутри её оболочки. На обоих концах установлен катод и анод, именно между ними и происходит разряд, который вызывает пусковое загорание.

Пары ртути, которые помещают в стеклянный футляр, при разряде начинаю излучать особый невидимый свет, который активизирует работу люминофора и других дополнительных элементов. Именно они и начинают излучать тот свет, который нам необходим.

Принцип работы лампы

Благодаря разным свойствам люминофора, такой светильник излучать большой спектр разнообразных цветов.

Подключаем, используя электромагнитный балласт

Электромагнитный Пускорегулирующий аппарат, сокращённой аббревиатурой для него является ЭмПРА. Также часто называют дросселем. Мощность такого устройства должна быть равной той мощности, которую потребляют лампы при работе. Довольно старая схема, с помощью которой раньше подключали люминесцентные лампы.

Схема с электромагнитным балластом

Принцип работы такого устройства состоит в следующем. После начала подачи тока, он попадает на стартер, после чего на небольшой период времени биметаллические электроды замыкаются. Благодаря этому, весь ток, который появляется в цепи, замыкается между электродами и ограничивается только сопротивлением дросселя.

Таким образом, он возрастает примерно в три-четыре раза, и электроды начинают практически моментально разогреваться.

Таким образом, именно дроссель образует сильный разряд в среде газов, и они начинают выделять свой свет. После включения, напряжение в схеме будет равно примерно половине от входящего с сети.

Такого показателя мало для создания повторного импульса, из-за чего лампа начинает стабильно работать.

Какими недостатками она обладает:

1. Сравнивая со схемой, где применяется электронный балласт, расход электроэнергии выше на десять-пятнадцать процентов.
2. В зависимости от того, сколько лампа уже проработала времени, период запуска будет увеличиваться и может дойти до трёх-четырёх секунд.
3. Такая схема подключения люминесцентных ламп со временем способствует появлению гудения. Такой звук будет исходить от пластин дросселя.
4. В процессе работы светильника будет довольно высокий коэффициент пульсации света. Такое явление негативно сказывается на зрении человека, а при продолжительном нахождение действие таких мерцающих лучей может стать причиной ухудшения зрения.
5. Неспособны работать при низкой температуре. Таким образом, отпадает возможность использовать такие лампы на улице или в неотапливаемых помещениях.

Подключаем лампу, используя электронный балласт

Главным отличием такой системы от электромагнитной то, что напряжение, которое доходит до самой лампы имеет повышенную частоту начиная от 25 и доходит до 140 кГц. Благодаря повышению частоты тока, значительно уменьшается показатель мерцания, и он находит на таком уровне, который уже не является слишком вредным для человеческого глаза.

Подключение с ЭПРА

Система ЭПРА используется специальный автогенератор в своей схеме, такое дополнение включает трансформатор и выходной каскад на всех транзисторах. Зачастую производители указывают схему прямо на задней части блока светильника. Таким образом, у вас сразу есть наглядный пример, как правильно подключить и установить устройство для работы от сети.

Преимуществами стартерной схемы подключения

• Стартерная система продлевает период работы светильника.
• Особый принцип работы также продлевает период службы примерно на десять процентов.
• Благодаря принципу действия, устройство экономит около двадцати-тридцати процентов потребляемой электроэнергии.
• Облегчённая установка, так как производитель указывает схему, по которой должна происходить установка взятого вами светильника.
• Во время работы практически полностью отсутствует мерцание и шум от светильника. Такие явления присутствуют, но они незаметны для человека и никак не влияют на здоровье.

Существуют модели, которые поддерживают установку диммера в качестве регулятора. Установка таких приборов несколько отличается от стандартной установки.

Подведём итог

Мы постарались раскрыть вопрос как подключить люминесцентную лампу, показали схемы, с помощью которых происходит подключение люминесцентных ламп. Разобравшись со схемой электромагнитного и электронного балласта, вы можете решить какую лучше использовать именно в вашем случае. Но так как первая имеет ряд значительных недостатков, то скорей всего выбор ляжет именно на электронный балласт.

Причины неисправностей — решение проблем

Схема электронного дросселя была придумана позже, и разрабатывалась специально для того, чтобы убрать все недостатки электромагнитного аналога, с целью максимального повышения качества освещения с помощью люминесцентных ламп.

Установка таких устройств уже не составляет особого труда, как это было раньше. Производители начали указывать схему, по которой производится установка на тыльной стороне прибора что значительно облегчает работу монтажника.

Схема подключения люминесцентной лампы с дросселем и стартером, с двумя лампами

На чтение 9 мин Просмотров 494 Опубликовано 20.06.2019 Обновлено 05.06.2019

Качественное равномерное освещение можно создать с помощью разных источников света. В домах, офисах, производствах активно устанавливаются энергосберегающие люминесцентные лампы. Их установка и схема сложнее, чем у лампочек накаливания. Для корректного монтажа мастер должен знать, как функционирует устройство, какие виды бывают и какую схему использовать для подсоединения.

Устройство лампы

Люминесцентные лампы цилиндрической формы

Люминесцентный источник счета – это осветительный прибор, в котором ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимый свет определенного спектра. Свечение достигается благодаря электрическому разряду, который появляется при подаче электричества в газовой среде. Образуется ультрафиолет, который воздействует на люминофор. В результате лампочка загорается и начинает светить.

Большая часть люминесцентных ламп изготавливается в форме цилиндрических трубок. Могут встречаться более сложные геометрические формы колбы. По краям трубки располагаются вольфрамовые электроды, которые припаяны к наружным штырькам. Именно к ним подается напряжение.

Колба наполняется смесью инертных газов с отрицательным сопротивлением и парами ртути.Строение люминесцентной лампы

Стандартная схема лампочки состоит из стартера и дросселя. Дополнительно могут использоваться различные управляющие механизмы. Основной задачей дросселя является образование импульса необходимой величины, которое сможет включить лампу. Стартер представляет собой тлеющий разряд, у которого электроды находятся в инертной среде из газов. Обязательное условие – один электрод должен быть биметаллической пластиной. Если лампа выключена, электроды разомкнуты. При подаче напряжения они замыкаются.

Классификация проводится по разным критериям. Основной из них – свет. Он может быть дневным или белым с разной цветовой температурой. Разделение производится и по ширине трубки. Чем она больше, тем выше мощность лампы и площадь освещаемого участка. Люминесцентные лампы делятся по числу контактов, рабочему напряжению, наличию стартера, форме.

Принцип работы

Принцип работы люминесцентной лампы

Подается питающее напряжение. В начальный момент электрический ток не протекает, так как среда обладает высоким сопротивлением. Ток движется по спиралям, нагревает их и подается на стартер. Появляется тлеющий разряд. После нагрева контактов биметаллические пластины замыкаются. Температура на биметаллической части падает и контакт в сети размыкается. Это приводит к тому, что дроссель создает необходимый импульс в результате самоиндукции, и лампа начинает светить. Дуговой разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии, происходящей на на поверхности катода. Электроны разогреваются под действием тока, величину которого ограничивает балласт.

Свет появляется за счет того, что на лампу нанесено специальное вещество – люминофор. Он поглощает ультрафиолетовое излучение и дает свечение определенной гаммы. Цвет можно менять, нанося на колбу различные по составу люминофоры. Они могут быть из галофосфата кальция, ортофосфата кальция-цинка.

Основные преимущества лампы – экономия электроэнергии, долгий срок службы, яркое свечение. Из недостатков можно выделить невозможность прямого подключения к сети и наличие ртути внутри колбы. Лампы стоят дороже лампочек накаливания, но дешевле светодиодных источников света.

Способы подключения

Существуют различные варианты подключения люминесцентной лампы к сети. Самая популярная схема люминесцентного светильника — подсоединение с использованием электромагнитного балласта.

Схема с электромагнитным балластом (ЭмПРА)

Схема с электромагнитным балластом (ЭмПРА)

Принцип работы данной схемы основывается на том, что при подаче напряжения в стартере возникает разряд, приводящий к замыканию биметаллических электродов. Электрический ток в цепи ограничен внутренним дроссельным сопротивлением. Это приводит к тому, что рабочий ток возрастает почти в 3 раза, электроды резко нагреваются, а после уменьшения температуры возникает самоиндукция, приводящая к зажиганию стартерной люминесцентной лампы.

Минусы схемы люминесцентной лампы с ЭмПРА:

• Высокие затраты на электроэнергию по сравнению с другими способами.
• Долгое время запуска – примерно 1-3 секунды. Чем выше износ лампочки, тем дольше она будет зажигаться.
• Не работает при низких температурах. Это приводит к невозможности использования в подвале или гараже, которые не отапливаются.
• Стробоскопический эффект. Мерцание негативно сказывается на человеческом зрении и психике, поэтому подобное освещение не рекомендуется использовать на производстве.
• Гудение при работе.

В схеме предусмотрен один дроссель для двух лампочек. Его индуктивности хватает на оба источника света. Напряжение стартера – 127 В, для светильника с одной лампой потребуется напряжение 220 В.

Есть схема люминесцентной лампы на 220 в с бездроссельным подключением. В ней отсутствует стартер. Такое бесстартерное подключение применяется при перегорании нити накала у лампочки. В конструкции также есть трансформатор и конденсатор для ограничения тока. Для ламп с перегоревшей нитью накала существуют переделки схемы и без трансформатора. Это облегчает конструкцию.

Два дросселя и две трубки

Дроссель

Этот метод применяется для двух ламп. Подключать элементы нужно последовательно:

• Фаза – на вход дросселя.
• От выхода дросселя один контакт подсоединить к первой лампе, второй – к первому стартеру.
• С первого стартера провода идут на вторую пару контактов первой лампы, свободный провод нужно подсоединять к нулю.

Аналогичным образом подключается вторая лампа.

Подключение двух ламп от одного дросселя

Схема на две люминесцентные лампы

Этот вариант используется нечасто, но реализовать его несложно. Двухламповое последовательное подсоединение отличается своей экономностью. Для реализации потребуется индукционный дроссель и пара стартеров.

Схема подключения ламп дневного света от одного дросселя:

• На штыревой выход ламп параллельным соединением подключается стартер.
• Свободные контакты подсоединяются к электрической сети через дроссель.
• Параллельно источникам света подключаются конденсаторы.

Бюджетные выключатели периодически могут залипать из-за повышения стартовых токов. В таком случае рекомендуется использовать высококачественные коммутационные устройства. Это обеспечит долгую и стабильную работу люминесцентной лампы.

Схема с электронным балластом

Схема подключения электронного балласта

Все минусы ЭмПРА привели к тому, что пришлось искать другой способ подключения. В результате электромагнитный балласт был заменен на электронный, работающий не на сетевой частоте 59 Гц, а на высокой 20-60 кГц. Благодаря этому решению исключается моргание света. Такие схемы применяются на производствах.

Визуально балласт представляет собой блок с клеммами. Внутри располагается печатная плата, на которой собирается электронная схема. Важное преимущество электронного балласта – миниатюрные размеры. Поместить блок можно даже в небольшой источник света. Также время запуска меньше, а работает устройство беззвучно. Метод с электронным балластом еще называется бесстартерным.

Собрать схему такого устройства несложно. Обычно она размещена на обратной стороне прибора. На схеме обозначается число лампочек для подсоединения, все поясняющие надписи, информация о технических характеристиках.

Как подключить светильник люминесцентный:

• Контакты 1 и 2 – к паре контактов с лампы.
• Контакты 3 и 4 – на оставшуюся пару.

На вход необходимо подать питающее напряжение.

Схема с умножителями напряжения

Для увеличения срока действия  может применяться способ без электромагнитного балласта. Время эксплуатации продляется при условии, что мощность лампы не превышает 40 Вт. Нити накала могут быть перегоревшими – их при любой ситуации следует закоротить.

Такая схема позволяет выпрямить напряжение и повысить его в два раза. Лампа загорается сразу же. Для реализации схемы нужно правильно подобрать конденсаторы. 1 и 2 выбираются на 600 В, 3 и 4 – на 1000 В. Недостаток – большие размеры конденсаторов.

Подсоединение без стартера

Стартер вызывает дополнительный нагрев у люминесцентной лампы. Также он часто выходит из строя, из-за чего эту деталь приходится заменять. Существуют схемы, в которых люминесцентный источник света работает без стартера. Электроды подогреваются до нужного уровня при помощи трансформаторных обмоток, выступающих в роли балласта.

При покупке лампочки нужно обратить внимание на надпись RS – быстрый старт. Именно такие изделия работают без стартера.

Схема с последовательным подключением двух ламп

Схема для последовательного подключения двух ламп

Есть две лампы, которые необходимо соединить при помощи одного балласта последовательным образом. Для выполнения подобных работ потребуются следующие компоненты:

• Индукционный дроссель.
• Два стартера.
• Два люминесцентных светильника.

Схема подключения люминесцентной лампы следующая:

• К каждой лампе подключается стартер параллельно на штыревой вход на торце колбы.
• Оставшиеся контакты следует подключить в электрическую сеть через дроссель.
• На контакты лампочек подключаются конденсаторы. Они необходимы для того, чтобы уменьшить интенсивность помех и реактивную мощность.

Конденсаторы выбираются с учетом нагрузки.

Замена люминесцентных ламп

Чтобы снять люминесцентную лампу, необходимо повернуть в том направлении, которое указано на держателе

Люминесцентный источник света отличается от классических галогеновых ламп и изделий с нитью накала длительным сроком службы. Но даже такие надежные лампочки могут выйти из строя, из-за чего их приходится заменять.

Выполнить замену можно следующим образом:

• Разобрать светильник. Важно аккуратно снимать все детали, чтобы прибор не повредился. Люминесцентные трубки нужно поворачивать вокруг оси в отмеченном направлении. Оно указывается на держателе стрелками.
• После поворота на 90 градусов трубку следует опустить. Тогда контакты легко выйдут из соответствующего отверстия.
• Визуально осмотреть целостность лампочки, нитей накала. Если зрительных проблем нет, поломка может быть вызвана внутренними компонентами.
• Следует взять новый источник света. Его контакты должны находиться в вертикальном положении и помещаться в отверстие. После установки лампочки ее нужно прокрутить в обратном положении.

Снимать прибор нужно аккуратно, чтобы не разбить стеклянную колбу. Внутри находится ртуть, которая опасна для здоровья.

После того как система собрана, можно подавать питающее напряжение, выполнять включение и приступать к тестированию. Финальным шагом будет установка защитного плафона на светильник.

Проверка работоспособности

Прозвонка электродов мультиметром

Выполнить проверку собранной системы можно с помощью тестера, который проверяет нити накала. Его допустимое сопротивление должно составлять 10 Ом.

Если тестирующее устройство показало бесконечное сопротивление, лампочка подходит только для использования в режиме холодного запуска. Также бесконечность может показываться при неисправности источника света. Нормальное сопротивление, которое должен показывать тестер, достигает несколько сотен Ом. Это связано с тем, что в обычном состоянии контакты стартера находятся в разомкнутом виде. При этом конденсатор не пропускает постоянный ток.

Если коснуться щупами мультиметра дроссельных выводов, сопротивление будет постепенно падать до постоянного значения в несколько десятков Ом.

Точное значение определить нельзя при помощи обычного тестера. Но на некоторых приборах есть функция измерения индуктивности. Тогда по данным ЭмПРА можно проверить значения. В случае их несовпадения можно судить о проблемах с прибором.

Схема подключения лампы дневного света

Люминесцентные лампы, называемые также лампами дневного света, нашли свое широкое применение, благодаря большому количеству преимуществ перед обычными лампочками накаливания. Их основное преимущество заключается в экономичности, поскольку в отличие от стандартных лампочек накаливания, они практически не нагреваются.

Варианты подключения ламп

Известно, что в обычных лампах огромное количество энергии превращается в тепло, которое никому не нужно. Одним из достоинств люминесцентных лампочек является возможность самостоятельного выбора цветового спектра. Наибольшей популярностью пользуются лампы белого цвета, которые носят название холодного цвета. Однако, очень многим нравятся теплые тона, приближающиеся по своим качествам к солнечному свету.

Схема подключения лампы дневного света напрямую связана с ее устройством. Основными составляющими частями классической люминесцентной лампочки являются непосредственно сам светящийся элемент, пусковой элемент – стартер и, наконец, дроссель. В состав светильника входит колба, заполненная парами ртути. По краям, с обеих сторон, расположены нити накаливания, изготовленные из вольфрама. Внутренняя поверхность стеклянной колбы покрыта специальным веществом – люминофором.

Функции элементов лампы

Функция дросселя состоит в образовании высокого импульса напряжения в самом начале зажигания лампочки. Основным назначением стартера является разрыв и соединение цепи. Он состоит из конденсатора и колбы, заполненной инертным газом. Внутри колбы расположены два контакта – биметаллический и металлический. Подведенное напряжение, воздействуя на биметаллический контакт, нагревает его. В результате, происходит изменение формы и последующее соприкосновение с металлическим контактом. В конечном итоге, происходит замыкание цепи и включение света. Все эти процессы тесно взаимосвязаны между собой.

При замыкании цепи выключателем, происходит подача напряжения на стартер. После замыкания, в самой лампочке происходит нагрев вольфрамовых спиралей. После нагрева и начала фотоэлектронной эмиссии, стартер приходит в отключенное состояние. В момент отключения стартера, в действие вступает дроссель, после чего, в результате импульса, внутри образуется разряд электрической дуги. Таким образом, лампа оказывается включенной. Люминофор, в свою очередь, превращает невидимый ультрафиолет в видимую часть спектра.

Дроссельная схема подключения лампы дневного света, самая простая и наиболее распространенная. Тем не менее, в настоящее время разработано много вариантов схем без применения дросселя. Схемы люминесцентных ламп постоянно развиваются и совершенствуются.

Подключение двух ламп через один дроссель

Start it Up — Как работают люминесцентные лампы

В классической конструкции люминесцентных ламп, которая по большей части пришла на второй план, использовался специальный механизм включения стартера для зажигания лампы. Вы можете увидеть, как эта система работает, на схеме ниже.

При первом включении лампы путь наименьшего сопротивления проходит через цепь байпаса и через выключатель стартера . В этой цепи ток проходит через электроды на обоих концах трубки. Эти электроды представляют собой простые нити , как в лампе накаливания.Когда ток проходит через байпасную цепь, электричество нагревает нити. Это отрывает электроны от поверхности металла, отправляя их в газовую трубку, ионизируя газ.

В то же время электрический ток вызывает интересную последовательность событий в выключателе стартера. Обычный выключатель стартера представляет собой небольшую газоразрядную лампу, содержащую неон или другой газ. Колба имеет два электрода, расположенных рядом друг с другом. Когда электричество первоначально пропускается через байпасную цепь, электрическая дуга (по сути, поток заряженных частиц) прыгает между этими электродами, чтобы установить соединение.Эта дуга зажигает лампочку так же, как большая дуга зажигает люминесцентную лампу.

Один из электродов представляет собой биметаллическую полосу , которая изгибается при нагревании. Небольшое количество тепла от зажженной лампы сгибает биметаллическую полосу, так что она входит в контакт с другим электродом. Поскольку два электрода соприкасаются друг с другом, току больше не нужно прыгать по дуге. Следовательно, через газ не протекают заряженные частицы, и свет гаснет. Без тепла от света биметаллическая полоса охлаждается, отклоняясь от другого электрода.Это размыкает цепь.

К тому времени, когда это произойдет, нити уже ионизировали газ в люминесцентной лампе, создав электропроводящую среду. Для возникновения электрической дуги трубке просто нужен скачок напряжения на электродах. Этот толчок обеспечивается балластом лампы, трансформатором особого типа, включенным в цепь.

Когда ток протекает через байпасную цепь, он создает магнитное поле в части балласта.Это магнитное поле поддерживается протекающим током. При размыкании переключателя стартера ток кратковременно отключается от балласта. Магнитное поле схлопывается, что вызывает внезапный скачок тока — балласт высвобождает накопленную энергию.

Этот выброс тока помогает создать начальное напряжение, необходимое для образования электрической дуги в газе. Вместо того, чтобы проходить через байпасную цепь и перепрыгивать через зазор в выключателе стартера, электрический ток течет через трубку.Свободные электроны сталкиваются с атомами, выбивая другие электроны, что создает ионы. Результатом является плазма , газ, состоящий в основном из ионов и свободных электронов, все свободно движущихся. Это создает путь для электрического тока.

Удар летящих электронов сохраняет две нити в тепле, поэтому они продолжают испускать новые электроны в плазму. Пока есть переменный ток и нити не изношены, ток будет продолжать течь через трубку.

Проблема с такой лампой в том, что она загорается через несколько секунд.В наши дни большинство люминесцентных ламп рассчитаны на то, чтобы загораться почти мгновенно. В следующем разделе мы увидим, как работают эти современные конструкции.

Люминесцентные лампы — как работают люминесцентные лампы и их применение

Что такое люминесцентные лампы?

Люминесцентные лампы — это лампы, в которых свет возникает в результате движения свободных электронов и ионов внутри газа. Типичная люминесцентная лампа состоит из стеклянной трубки, покрытой люминофором и содержащей пару электродов на каждом конце.Он заполнен инертным газом, обычно аргоном, который действует как проводник, а также состоит из жидкой ртути.

Люминесцентная лампа

Как работает люминесцентная лампа?

Когда электричество подводится к трубке через электроды, ток проходит через газовый проводник в форме свободных электронов и ионов и испаряет ртуть. Когда электроны сталкиваются с газообразными атомами ртути, они испускают свободные электроны, которые переходят на более высокие уровни, а когда они возвращаются на свой исходный уровень, излучаются фотоны света.Эта излучаемая световая энергия находится в форме ультрафиолетового света, невидимого для человека. Когда этот свет попадает на люминофор, нанесенный на трубку, он возбуждает электроны люминофора на более высокий уровень, и когда эти электроны возвращаются к своему исходному уровню, излучаются фотоны, и эта световая энергия теперь находится в форме видимого света.

Запуск люминесцентной лампы

В люминесцентных лампах ток течет по газообразному проводнику, а не по твердотельному проводнику, где электроны просто текут от отрицательного конца к положительному.Для прохождения заряда через газ должно быть много свободных электронов и ионов. Обычно в газе очень мало свободных электронов и ионов. По этой причине необходим специальный пусковой механизм, чтобы ввести в газ больше свободных электронов.

Два пусковых механизма для люминесцентной лампы

1. Один из методов заключается в использовании выключателя стартера и магнитного балласта для обеспечения протекания переменного тока к лампе. Выключатель стартера требуется для предварительного нагрева лампы, так что требуется значительно меньшее количество напряжения для запуска образования электронов на электродах лампы.Балласт используется для ограничения силы тока, протекающего через лампу. Без выключателя стартера и балласта большое количество тока будет течь непосредственно к лампе, что уменьшит сопротивление лампы и, в конечном итоге, нагреет лампу и разрушит ее.

Люминесцентная лампа с магнитным балластом и выключателем стартера

Используемый выключатель стартера представляет собой обычную лампу, состоящую из двух электродов, так что между ними образуется электрическая дуга, когда через лампу протекает ток. В качестве балласта используется магнитный балласт, который состоит из катушки трансформатора.Когда через катушку проходит переменный ток, создается магнитное поле. По мере увеличения тока магнитное поле увеличивается, и это в конечном итоге препятствует прохождению тока. Таким образом ограничивается переменный ток.

Первоначально для каждого полупериода сигнала переменного тока ток течет через балласт (катушку), создавая вокруг него магнитное поле. Этот ток, проходя через нити трубки, медленно нагревает их, вызывая образование свободных электронов. Когда ток проходит через нить накала к электродам колбы (используется в качестве выключателя стартера), между двумя электродами колбы образуется электрическая дуга.Поскольку один из электродов представляет собой биметаллическую полосу, он изгибается при нагревании, и в конечном итоге дуга полностью гаснет, а поскольку через пускатель не течет ток, он действует как размыкающий выключатель. Это вызывает коллапс магнитного поля на катушке, и в результате возникает высокое напряжение, которое обеспечивает необходимое срабатывание для нагрева лампы, чтобы произвести необходимое количество свободных электронов через инертный газ, и в конечном итоге лампа загорится.

6 причин, почему магнитный балласт не считается удобным?

• Потребляемая мощность довольно высокая, порядка 55 Вт.
• Они большие и тяжелые
• Они вызывают мерцание при работе на более низких частотах
• Они не служат дольше.
• Потери от 13 до 15 Вт.

2. Использование электронного балласта для запуска люминесцентных ламп

Электронные балласты, в отличие от магнитных балластов, подают переменный ток в лампу после увеличения частоты сети примерно с 50 Гц до 20 кГц.

Электронный балласт для запуска люминесцентной лампы

Типичная схема электронного балласта состоит из преобразователя переменного тока в постоянный, состоящего из мостов и конденсаторов, которые преобразуют сигнал переменного тока в постоянный и отфильтровывают пульсации переменного тока для выработки постоянного тока.Это постоянное напряжение затем преобразуется в высокочастотное прямоугольное напряжение переменного тока с помощью набора переключателей. Это напряжение приводит в действие резонансный контур LC-резервуара, чтобы произвести отфильтрованный синусоидальный сигнал переменного тока, который подается на лампу. Когда ток проходит через лампу с высокой частотой, он действует как резистор, образуя параллельную RC-цепь с цепью резервуара. Первоначально частота переключения переключателей снижается с помощью схемы управления, что приводит к предварительному нагреву лампы, что приводит к увеличению напряжения на лампе.В конце концов, когда напряжение на лампе достаточно увеличивается, она загорается и начинает светиться. Имеется устройство для измерения тока, которое может определять величину тока, протекающего через лампу, и соответственно регулировать частоту переключения.

6 причин, по которым предпочтение отдается электронным пускорегулирующим аппаратам больше

• Имеют низкое энергопотребление, менее 40 Вт
• Убыток незначительный
• Устранение мерцания
• Они легче и больше помещаются в места
• Они служат дольше

A Типичное применение люминесцентной лампы — автоматическое переключение света

Вот вам полезная домашняя схема.Эта автоматическая система освещения может быть установлена ​​в вашем доме для освещения помещения с помощью КЛЛ или люминесцентных ламп. Лампа автоматически включается около 18:00 и гаснет утром. Таким образом, эта схема без выключателя очень полезна для освещения помещений в доме, даже если заключенных нет дома. Обычно автоматические огни на основе LDR мерцают при изменении интенсивности света на рассвете или в сумерках. Поэтому КЛЛ нельзя использовать в таких схемах. В автоматических осветительных приборах с симисторным управлением возможна только лампа накаливания, поскольку мерцание может повредить цепь внутри КЛЛ.Эта схема преодолевает все подобные недостатки и мгновенно включается / выключается при изменении заданного уровня освещенности.

Как это работает?

IC1 (NE555) — это популярная микросхема таймера, которая используется в схеме в качестве триггера Шмитта для получения бистабильного действия. Действия установки и сброса IC используются для включения / выключения лампы. Внутри микросхемы два компаратора. Компаратор верхнего порога срабатывает при 2/3 В постоянного тока, а компаратор нижнего порога срабатывает при 1/3 В постоянного тока. Входы этих двух компараторов связаны вместе и соединены на стыке LDR и VR1.Таким образом, напряжение, подаваемое LDR на входы, зависит от интенсивности света.

LDR — это разновидность переменного резистора, сопротивление которого меняется в зависимости от интенсивности падающего на него света. В темноте LDR предлагает очень высокое сопротивление, достигающее 10 Мегаомов, но при ярком свете оно уменьшается до 100 Ом или меньше. Таким образом, LDR — идеальный датчик света для автоматических систем освещения.

В дневное время LDR имеет меньшее сопротивление, и ток течет через него на пороговый (вывод 6) и триггерный (вывод 2) входы IC.В результате напряжение на пороговом входе превышает 2/3 Vcc, что сбрасывает внутренний триггер, и выход остается низким. В то же время триггерный вход получает более 1/3 В постоянного тока. Оба условия поддерживают низкий уровень выходного сигнала IC1 в дневное время. Транзистор драйвера реле подключен к выходу IC1, так что реле остается обесточенным в дневное время.

Схема автоматического переключения света

На закате сопротивление LDR увеличивается, и ток, протекающий через него, прекращается.В результате напряжение на входе компаратора пороговых значений (вывод 6) падает ниже 2/3 В постоянного тока, а напряжение на входе компаратора триггера (вывод 2) — менее 1/3 В постоянного тока. Оба эти условия приводят к тому, что выходной сигнал компараторов становится высоким, что устанавливает триггер. Это изменяет выход IC1 на высокий уровень и запускает T1. Светодиод указывает на высокий выход IC1. Когда T1 проводит, реле активируется и замыкает цепь лампы через общий (Comm) и NO (нормально разомкнутый) контакты реле.Это состояние продолжается до утра, и IC сбрасывается, когда LDR снова подвергается воздействию света.

Конденсатор C3 добавлен к базе T1 для чистого переключения реле. Диод D3 защищает Т1 от обратного ЭДС при выключении Т1.

Как установить?

Соберите схему на общей печатной плате и поместите в противоударный корпус. Коробка адаптера вставного типа — хороший выбор для размещения трансформатора и цепи. Разместите блок в местах, где в дневное время доступен солнечный свет, предпочтительно вне дома.Перед подключением реле проверьте выход с помощью светодиодного индикатора. Отрегулируйте VR1, чтобы светодиод загорелся при определенном уровне освещенности, например, в 18:00. Если все в порядке, подключите реле и соединения переменного тока. Фаза и нейтраль могут быть отведены от первичной обмотки трансформатора. Возьмите фазный и нейтральный провода и подключите к патрону. Вы можете использовать любое количество ламп в зависимости от номинального тока контактов реле. Свет от лампы не должен попадать на LDR, поэтому установите лампу соответствующим образом.

Осторожно : На контактах реле 230 В во время зарядки. Поэтому не прикасайтесь к цепи, когда она подключена к сети. Используйте хорошую оплетку для контактов реле, чтобы избежать удара.

Фото:

• Люминесцентная лампа от wikimedia
• Запуск люминесцентной лампы с использованием магнитного балласта и выключателя стартера от wikimedia

(PDF) Однокнопочный электронный балласт с высоким коэффициентом мощности для компактных люминесцентных ламп.

IEEE

Proof

ОПЕРАЦИИ IEEE ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ, ТОМ. 43, НЕТ. 6, НОЯБРЬ / ДЕКАБРЬ 2007 1

Одноступенчатый однопереключатель с высоким коэффициентом мощности

Электронный балласт для люминесцентных ламп

1

2

Ин-Чун Чуанг и Хун-Лян Ченг3

Реферат — эта статья представляет собой эффективную, компактную и экономичную4

экономичную схему коррекции коэффициента мощности (PFC) с одним переключателем5

для высокочастотных электронных балластов.Топология схемы orig-6

основана на интеграции повышающего преобразователя PFC и электронного балласта класса E7

. Только один активный переключатель мощности используется обоими силовыми каскадами для экономии затрат на активные переключатели9

и схемы управления. Активный переключатель управляется модуляцией шириной импульса20

с фиксированной частотой переключения и постоянным коэффициентом заполнения11

цикла. Электронный балласт может достичь почти единичного коэффициента мощности12

за счет работы повышающего преобразователя в режиме прерывистой проводимости.Благодаря тщательно спроектированным параметрам схемы, переключатель питания active14

может работать при переключении при нулевом напряжении, что обеспечивает высокий КПД схемы15

. Прототип схемы, предназначенный для компактной люминесцентной лампы PL-27-W16

, построен и испытан для проверки ретикальных предсказаний theo-17

. Удовлетворительные характеристики получены на основе экспериментальных результатов18

.19

Ключевые слова — электронный балласт, люминесцентная лампа, коэффициент мощности20

Коррекция

(PFC).21

I. ВВЕДЕНИЕ22

ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ лампы находят все большее применение23

в бытовом, промышленном и коммерческом освещении 24

катионов. Однако этим лампам требуется высокое напряжение зажигания25

для пускового и ограничивающего токов после зажигания, поскольку они26

имеют отрицательные характеристики инкрементного импеданса. Для решения этих проблем использовались традиционные электромагнитные балласты Tradi-27

, работающие на сетевой частоте, 28

.Несмотря на низкую стоимость29

, эти балласты имеют малый размер, большие размеры, большой вес, 30

и шум. Таким образом, высокочастотные электронные балласты для люминесцентных ламп МU-31

в последние годы привлекли к себе большое внимание32

благодаря их легкости, малым размерам, высокой светоотдаче43

и длительному сроку службы лампы. Большинство электронных балластов34

реализованы с нагрузочными резонансными инверторами, так как они могут обеспечить 35

соответствующее напряжение зажигания, а затем стабильный ток лампы36

с низким коэффициентом амплитуды (CF) для люминесцентных ламп.Использование резонансных инверторов класса E37

в качестве балластов люминесцентных ламп дает38

ряд преимуществ, таких как меньшее количество компонентов, низкая стоимость и39

Paper ICPSD-06-14, представленный на выставке IEEE / IAS Industrial and Com в 2006 году. —

mercial Power Systems Technical Conference, Детройт, Мичиган, 30 апреля — 3 мая,

и одобрено для публикации в IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY

APPLICATIONS Комитетом по энергетическим системам Общества IEEE Industry Ap-

plations.Рукопись представлена ​​на рецензирование 2 мая 2006 г. и выпущена для публикации 30 апреля 2007 г.

.

Y.-C. Чуанг работает на кафедре электротехники Университета Кунь-Шань

, Тайнань 710, Тайвань, R.O.C. (электронная почта: [email protected]).

Х.-Л. Ченг работает на кафедре электротехники Университета I-Shou

, Гаосюн 840, Тайвань, R.O.C. (электронная почта: [email protected]).

Цветные версии одного или нескольких рисунков в этом документе доступны в Интернете

по адресу http: // ieeexplore.ieee.org.

Цифровой идентификатор объекта 10.1109 / TIA.2007.

8

высокая плотность мощности. Эти особенности, в дополнение к тому факту, что 40

резонансный инвертор класса E использует только один переключатель активной мощности, 41

приводят к электронному балласту с очень простой структурой, низкими коммутационными потерями 42

, небольшим объемом и светом. масса. Кроме того, 43

, поскольку коммутации в переключателе резонансного инвертора 44

выполняются при нулевом напряжении, потери переключения электронного балласта очень малы, что приводит к очень высокой эффективности.46

Чтобы получить компактный электронный балласт и исключить 47

нежелательные характеристики, такие как слышимый шум, мерцание и стробоскопические эффекты 48

, необходимо увеличить рабочую частоту. 49

В случае люминесцентной лампы, работающей на высокой частоте, 50

, световая эффективность увеличивается примерно на 20% [1], [2], что 51

экономит энергопотребление системы. Обычно 52

высокочастотных электронных балластов при потреблении энергии 53

от источника переменного напряжения часто используют диодный мостовой выпрямитель с электролитическим конденсатором большой емкости для преобразования переменного напряжения 55

к сглаженному напряжению звена постоянного тока для высокочастотных электронных балластов 56

.Такая схема выпрямителя неизбежно потребляет входной ток узких импульсов, что печально известно своей очень низкой мощностью 58

коэффициентом (PF) и серьезными гармоническими искажениями. Коэффициент мощности обычно составляет 59

менее 0,6, а общий коэффициент гармонических искажений (THD) может составлять 60

более 100%. Широкое использование высокочастотных электронных балластов 61

для люминесцентных ламп в осветительных приборах 62

является значительным источником загрязнения электроэнергии.Однако преимущества высокого коэффициента мощности 63

, включая снижение среднеквадратичного значения линейного тока и гармонических искажений линейного тока 64

, могут привести к тому, что линия электроснабжения будет использоваться более эффективно и менее загрязненной. Следовательно, схема фильтра 66

становится необходимой в конструкции высокочастотного электронного балласта 67

. 68

Общее решение для уменьшения гармоники входного тока 69

и улучшения коэффициента мощности источника переменного тока — это добавление второго каскада обработки мощности 70

, называемого коррекцией коэффициента мощности (PFC) 71

этап.Обычно при использовании преобразователя постоянного тока в постоянный ток 72

эти каскады заставляют линейный ток естественным образом следовать 73

синусоидальной форме волны линейного напряжения [3]. Однако подход с двумя ступенями 74

увеличивает стоимость, помимо снижения надежности 75

и эффективности, поскольку мощность обрабатывается дважды. Эта проблема 76

может быть решена путем интеграции схемы PFC в нагрузку 77

резонансно-инверторный каскад [4]. За счет совместного использования переключателя активной мощности 78

и схемы управления количество компонентов может быть эффективно уменьшено 79

.Однако, в соответствии с работой каскада резонансного инвертора нагрузки 80

, переключатель активной мощности должен быть переключен на требуемую частоту 81

с заданным рабочим циклом. 82

При этом ограничении схема PFC с повышающей-понижающей топологией 83

является предпочтительной, так как высокий PF для PFC с повышающей топологией 84

приводит к чрезмерно высокому напряжению звена постоянного тока. 85

Нагрузочно-резонансные преобразователи считаются наиболее эффективным способом миниатюризации электронных балластов.Они 87

0093-9994 / 25,00 $ © 2007 IEEE

Люминесцентные балласты — электрические 101

В люминесцентных лампах используется балласт, который преобразует линейное напряжение в напряжение для запуска и работы лампы (ей). Новые люминесцентные балласты обычно рассчитаны как на 120 вольт, так и на 277 вольт. Некоторые из них рассчитаны только на 120 вольт, другие — только на 277 вольт (используются в коммерческой среде).

КЛЛ

для дома имеют встроенный балласт в основании лампы. В коммерческих КЛЛ используется отдельный балласт. У балластов есть электрическая схема, на которой показано, как они подключаются к патронам.

Есть четыре основных типа люминесцентных балластов:

Электронные балласты с мгновенным запуском используют высокое пусковое напряжение (около 600 вольт) для очень быстрого запуска (менее 0,1 секунды). Для максимальной энергоэффективности электроды не подогреваются, но лучше всего подходят для ограниченного количества переключений (от 10 000 до 15 000 циклов переключения до отказа).ПРА мгновенного пуска подключаются параллельно.

Электромагнитные балласты с быстрым пуском или пуском с триггера используются в светильниках T12 и более старых моделей T8 и подключаются последовательно.

Электронные балласты быстрого запуска нагревают электроды при подаче пускового напряжения (около 500 вольт) для быстрого запуска ламп примерно за 0,5–1,0 секунды. Нагрев электродов продолжается, пока лампы включены, и они потребляют немного больше энергии (около 2 Вт на лампу), чем пускорегулирующие балласты с мгновенным запуском. Они могут работать от 15 000 до 20 000 циклов переключения до отказа.ПРА для быстрого пуска подключаются последовательно.

Программируемый пуск Электронные балласты запускаются быстро примерно за 1,0 — 1,5 секунды. Они предварительно нагревают электроды контролируемым образом перед подачей пускового напряжения. Программируемые пусковые балласты минимизируют нагрузку на электроды и увеличивают срок службы лампы при частом запуске (зоны с датчиками присутствия). Они могут проработать до 50 000 циклов переключения до отказа. Запрограммированные пусковые балласты подключаются последовательно.

Лампы

T8 с новым электронным балластом потребляют примерно на 20– энергии на 30% меньше, чем магнитный балласт T12.При выходе из строя магнитного балласта T12 его следует заменить электронным балластом T8. ПРА Т12 доступны, но лампы Т12 сняты с производства. В зависимости от осветительной арматуры и способа ее установки может быть проще и примерно по той же цене заменить светильник вместо балласта. Новый гаражный люминесцентный светильник может стоить меньше, чем замена балласта.

Типы ламп, совместимые с этим балластом

(4) F32T8 — До четырех люминесцентных ламп, 32 Вт, лампа Т8.

(4) F25T8 — До четырех люминесцентных ламп, 25 Вт, лампа T8.

(4) F17T8 — До четырех люминесцентных ламп, 17 Вт, лампа Т8.

Светильники с балластами иногда имеют таблички с указанием необходимого типа лампы и балласта (F32T8).

Люминесцентные этикетки балласта

На этикетке балласта показаны две важные метки.

• Таблица совместимости ламп (типы ламп, которые могут использоваться с этим балластом)
• Схема подключения балласта (показывает, как балласт подключается к лампам)

Диаметр люминесцентных трубок

Люминесцентные лампы имеют две общие формы: прямую и форму U- .Наиболее распространены типы T12, T8 и T5. Т обозначает трубку, а цифра обозначает диаметр в 1/8 дюйма. Диаметр лампы определяется типом балласта. В светильнике с балластом T12 должна использоваться лампа T12. В светильнике с балластом T8 должна использоваться лампа T8 и т. Д.

Подбор балласта к лампе

При подборе балласта к лампе необходимо выполнить три требования. В приведенном выше примере к лампе типа F32T8 предъявляются следующие три требования:

1.Люминесцентная лампа

2. 32 Вт

3. T8.

Люминесцентные лампы T12 Снято с производства

Люминесцентные лампы T12 больше не производятся из-за низкой энергоэффективности. Хотя эти лампы все еще есть в наличии в некоторых магазинах, замена балласта на более эффективный электронный балласт T8 могла бы быть лучшим выбором.

Некоторые измерения флуоресцентной лампы и ее магнитного балласта

Некоторые измерения флуоресцентной лампы и ее магнитного балласта

Введение

Люминесцентные лампы повсюду; они надежны и энергоэффективны.Даже если сегодня (2017) светодиоды заменяют многие источники света, лампы все еще остаются
рентабельны и имеют почти такой же хороший КПД, если не лучше.
Старый магнитный (индуктивный) балласт в настоящее время часто заменяют на
электронный для большей эффективности, но есть еще так много старых
балласты, которые я думаю, стоит взглянуть на этот простой и
эффективная схема.

Подземный паркинг с большим количеством люминесцентных ламп (нажмите для увеличения).

Найти подробные данные о люминесцентных лампах очень сложно и удивительно.
достаточно, поисковые системы в Интернете мало помогают.
Несмотря на то, что подавляющее большинство электронных компонентов
производители детально указывают все электрические характеристики,
для люминесцентных ламп трудно найти какое-либо техническое описание с более чем
номинальная мощность и механические размеры.
Поэтому очень сложно ответить на такие вопросы, как: что бросается в глаза?
Напряжение?
Какое напряжение горения лампы?
Как выглядит ток при включенной лампе?
Эти вопросы были у меня в голове много лет, пока я не решил подключить
лампу к пробнику высоковольтного осциллографа и сам посмотрю, что
происходит.

Чтобы провести эти измерения с помощью осциллографа, некоторые необычные
оборудование чрезвычайно полезно (если не обязательно), например, высокое напряжение
дифференциальный зонд и токовый зонд.
Поскольку не у всех есть доступ к этим инструментам, я решил поделиться своими
измерения на этой странице, потому что я думаю, что они могут быть интересны.

Прямое подключение осциллографа к сети крайне плохое и
опасная идея, всегда используйте подходящие и безопасные пробники высокого напряжения.

На этой странице вы не найдете никаких ракетостроительных технологий, а только некоторые
измерения и некоторые мысли о люминесцентных лампах, пускателях и их
старые индуктивные балласты.

Здесь обсуждаются только люминесцентные лампы с «горячими электродами»; эти
лампы в основном используются для освещения.
У них есть две клеммы с каждой стороны, чтобы обеспечить циркуляцию тока в
электроды для их нагрева.
С другой стороны, трубки с «холодными электродами», также называемые CCFL (Cold
Катодные люминесцентные лампы) вроде тех, что используются в «неоновых вывесках».
имеют только одну клемму с каждой стороны: у них разные электрические
характеристики, требуют другой системы питания и не
обсуждается на этой странице.

Базовая схема

Базовая схема показана на схеме ниже.
Его поведение много раз описывалось в литературе и в Интернете.
поэтому здесь я дам лишь краткий обзор, чтобы прояснить, о чем я говорю
о.

Принципиальная схема.

Схема очень проста и состоит только из люминесцентной лампы,
стартер и индуктивный балласт.

Важно отметить, что данная схема типична для сети 230 В.
В сети 120 В пиковое напряжение обычно недостаточно велико, чтобы
лампы горения и балласты часто проектируются как автотрансформаторы с
немного другая схема.
Соображения относительно напряжения и тока лампы, вероятно, все еще будут применяться, но
схема, балласт и возможно также характеристики стартера
разные.
Поскольку у меня никогда не было возможности поиграть с люминесцентным оборудованием на 120 В,
Я не буду обсуждать это здесь, и все соображения на этой странице только
действительно для сети 230 В.

В этой схеме отсутствует фазирующий конденсатор и она будет иметь значительную индуктивную
реактивное сопротивление.
Это было сделано специально, чтобы измерить его cos (φ) .
Конечно, в нормальных ситуациях добавляется подходящая схема для
компенсация и приведение cos (φ)
очень близко к 1.
Часто бывает достаточно конденсатора, подключенного параллельно к сети.

Лампа

Люминесцентная лампа обычно состоит из стеклянной трубки с низким
смесь газов под давлением, обычно паров ртути и некоторого количества аргона.Давление составляет порядка 5 мбар.
Добавление небольшого количества благородного газа к ртути значительно снижает
поражающее напряжение (эффект Пеннинга).
На концах трубки две вольфрамовые нити, похожие на нити обычных
лампы накаливания, которые действуют как электроды для передачи тока в газ
и часто называются катодами.
Нити часто покрываются веществами с высоким коэффициентом излучения электронов, такими как
соединения бария.
Ток, протекающий в этих нитях, будет нагревать их, увеличивая их
способность испускать электроны еще больше и, следовательно, снижение напряжения
требуется для ионизации газа и зажигания лампы.Вот почему эти элкотроды
есть два терминала.
Когда лампа включена, нити накаливания остаются достаточно горячими, даже если лампа включена.
ток, и нет необходимости форсировать дополнительный ток, поэтому другой
конец каждой нити накала можно отсоединить.

Внутренняя структура люминесцентной лампы хорошо видна в
эта маленькая прозрачная УФ-лампа (нажмите, чтобы увеличить).
Внимательно посмотрев на большую версию изображения, можно заметить, что маленькие капельки
ртуть на внутренней стенке стакана хорошо видна, особенно в
близость электродов.

Ток, протекающий через газ, — очень сложное явление, но, вкратце,
Короче говоря, если газ не ионизирован, он ведет себя как изолятор.
Если между электродами приложить достаточно большое напряжение, газ ионизируется.
и ток течет из-за свободных электронов и положительных ионов (атомов, потерявших
один электрон) подпрыгивает.
Препятствия между электронами, ионами и нейтральными атомами передают часть кинетической
энергия атомам, которые «возбуждаются».Затем энергия переизлучается в виде фотонов, когда они расслабляются вскоре после этого.
Активным газом практически любых обычных люминесцентных ламп являются пары ртути:
излучает невидимый и вредный свет в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне
для наших глаз и кожи.
Покрытие из флуоресцентных материалов внутри трубки поглощает УФ-свет и
преобразует его в видимый свет.
Тщательно подобрав подходящее флуоресцентное покрытие, можно получить практически любой цвет
свет можно получить.Кроме того, стекло, из которого состоит трубка, непрозрачно для ультрафиолета.
радиации и не дает ей выйти наружу.

Трубка, использованная для этих тестов, IBV L36W 4200K, (щелкните, чтобы увеличить).

Для этих измерений я использовал трубку IBV T8 (Ø25,4 мм), 4 фута.
(1,2 м) в длину, 36 Вт, холодный белый.
На этой конкретной лампе сопротивление постоянному току двух нитей нити равно
5,9 Ом и 5,3 Ом в холодном состоянии.
Я также измерил кучу других трубок и нашел аналогичные значения: несколько
Ω.

Два следующих графика показывают напряжение и ток в прожиге .
напольная лампа.
Это трубка IBV 4 ‘(1,2 м) T8 (Ø25,4 мм) 36 Вт.
Конечно, индуктивный балласт включен последовательно.
Обратите внимание, что эта лампа уже горит и ее нити горячие (из-за
ток лампы).

На первом графике, где представлены напряжение и ток
отдельно интересно отметить, что оба находятся в фазе, даже если не
идеально синусоидальной формы.Это показывает, что лампа эффективно поглощает активную мощность.
Также стоит отметить, что напряжение близко к прямоугольной.
Это типично для газоразрядных трубок, поведение которых очень похоже на поведение газоразрядных трубок.
Стабилитрон, где напряжение примерно постоянное независимо от тока.
Присмотревшись, можно увидеть, что на самом деле напряжение немного падает, так как
ток увеличивается (прямоугольная волна не совсем плоская, но немного понижается
посередине, когда ток максимален).Это показывает поведение отрицательного сопротивления, еще одну типичную характеристику
газоразрядная трубка.
В нормальном резисторе при увеличении тока падение напряжения также
увеличивается; здесь все наоборот.

Напряжение лампы (Ch2) и ток лампы (Ch3) горящей трубки 4 ‘(1,2 м) T8 (Ø25,4 мм) 36 Вт.

В конце каждого полупериода ток падает до нуля и лампа
гаснет.Как только это произойдет, лампа снова загорится, импульс противоположной полярности
появляется на графике, и цикл повторяется.
Этот импульс не из-за индуктивного балласта (поскольку ток уже был
ноль), это просто напряжение сети, которое повторно пробивает лампу: это работает
потому что нити еще горячие (подробнее
здесь).

Форма волны напряжения не идеально гладкая: есть небольшие колебания
колебания, в данном случае около 20 В _pp при 4 кГц.Это еще одно типичное поведение отрицательного сопротивления и газа.
разрядная трубка.
Даже если я не буду проводить никаких дальнейших измерений, это не должно быть
проблема для этой схемы как амплитуда и частота
колебания достаточно низки, чтобы беспокоить электромагнитные
совместимость.

То же измерение может быть показано в режиме XY (ниже), где по оси X
есть напряжение лампы, а по оси Y — ток лампы.Точка с нулевым напряжением и нулевым током находится в центре сетки.
Когда лампа горит, напряжение составляет около 100 В (положительное или отрицательное).
Также видны паразитные колебания.

Следует отметить один интересный факт: ток лампы немного увеличивается.
еще до того, как загорится лампа.
На сюжете не идеально горизонтальная линия, а скорее наклонная.
«S»: при увеличении напряжения небольшой ток течет прямо
прочь.Я не уверен в этом, но я думаю, что это из-за горячих электродов и
газ все еще частично ионизирован, что позволяет протекать току.
Затем, конечно, когда загорается лампа, ток внезапно увеличивается, и
напряжение падает примерно на 100 В.

Зависимость тока лампы (по вертикали) от напряжения (по горизонтали) горящей трубки 4 ‘(1,2 м) T8 (Ø25,4 мм) 36 Вт.

Было бы интересно провести такие же измерения с холодной лампой и
посмотрите, что нужно, чтобы ударить по нему без предварительного нагрева нитей.К сожалению, у меня нет подходящего источника переменного тока высокого напряжения, достаточного для
зажгите лампу.

Индукционный балласт

Индуктивный балласт — это просто большой индуктор, намотанный на многослойный железный сердечник.
Он выполняет две функции: ограничивает ток и генерирует высокое напряжение для
зажгите лампу.
Люминесцентные лампы имеют отрицательные характеристики сопротивления и, следовательно,
нельзя напрямую подключать к сети.Другими словами, если ток в лампе увеличивается, эквивалент
сопротивление уменьшается, дополнительно увеличивая ток.
Балласт ограничивает ток и предотвращает самоуничтожение лампы.

Индуктивные балласты являются индукторами и поэтому зависят от частоты.
Балласт, рассчитанный на 50 Гц, будет иметь слишком большое реактивное сопротивление при 60 Гц.
наоборот.

В лампах малой мощности (несколько ватт) можно также использовать простой резистор; в этом
случай, когда импульс высокого напряжения возникает из-за сбоя в электросети
индуктивность.Как ни странно, это работает.
Обратной стороной является то, что резистор преобразует в тепло примерно такое же количество тепла.
мощность как у лампы, что приводит к очень низкому КПД.

Емкостные балласты будут иметь значительно меньшие потери, но из-за
нелинейное поведение лампы, это приведет к очень высоким пикам в лампе.
Текущий.
Кроме того, конденсаторы не могут генерировать пик высокого напряжения, необходимый для
зажгите лампу.
Емкостные балласты используются только (и часто) в высокочастотной электронике.
балласты.

Изображение индуктивного балласта, используемого здесь, IBV 230 В переменного тока 50 Гц 40/36 Вт (2 × 18) 0,43 А (щелкните, чтобы увеличить).

Используемый здесь балласт рассчитан на 230 В, 50 Гц, 40/36 Вт,
0,43 А.
Я измерил индуктивность 1,097 Гн и последовательное сопротивление
36,8 Ом в холодном состоянии.

С этим сопротивлением, если короткое замыкание в сети (предполагается, что 230 В
50 Гц), этот балласт будет ограничивать ток на уровне 0.66 А рассеивающий
16,2 Вт.
Это выходит за рамки технических характеристик и может перегреться, но наверняка этого не произойдет.
мертвая коротышка.

Стартер

Куча старых стартеров. Здесь для тестирования используется тот, который находится на
внизу слева, FZ FS-U 180-250V ~ 4-65W (щелкните, чтобы увеличить).

Стартер представляет собой небольшую стеклянную трубку, заполненную смесью слабых веществ.
благородные газы под давлением, обычно аргон, неон и гелий под давлением
порядка 50 мбар.Внутри трубки два биметаллических электрода, которые изгибаются навстречу друг другу.
когда жарко.
В холодном состоянии два электрода находятся близко друг к другу, но не соприкасаются.
При приложении достаточно высокого напряжения газ ионизируется, ток около
30 мА начинает течь, и газ светится.
Примерно через полсекунды тепло, выделяемое свечением, мягко сгибает
электроды, которые соприкасаются, закорачиваются вместе, и свечение гаснет.
В горячем состоянии стартер ведет себя как при коротком замыкании.Так как закороченный стартер больше не светится, он остывает и
контакты снова размыкаются примерно через полсекунды.

Посмотрите фильм, показывающий, как стартер светится, а электроды замыкаются:
светящийся-стартер.mp4
(1870811 байт, 14 с, h364,
640 × 480, 15 кадров в секунду).

С помощью стартера и лампочки можно сделать очень красивый и грубый
мигалка.

Используемый здесь стартер — FZ FS-U, мощностью 180-250 В ~ 4-65 Вт.Чтобы лучше понять характеристики стартера, его ток как функция
приложенного напряжения было измерено и видно на графике ниже:

Зависимость тока стартера (по вертикали) от напряжения (по горизонтали) для пускателя FZ FS-U.

По горизонтальной оси отложено приложенное напряжение, по вертикальной оси —
результирующий ток.
Ноль для обеих осей находится в центре экрана.Начиная с нуля, по мере увеличения напряжения (в положительном или отрицательном
отрицательное направление), ток через пускатель не течет, в результате
горизонтальная линия.
Как только напряжение станет достаточно высоким (скажем, +220 В или –240 В
в этом случае) газ ионизируется и становится проводником; напряжение падает на
около 50 В и начинает течь ток (наклонные участки).
Если теперь напряжение уменьшается, ток также уменьшается до минимума.
напряжение горения пересекается (скажем, ± 180 В в этом случае), где
ток падает до нуля (снова на горизонтальной линии).

Для выполнения этого измерения вы должны действовать быстро: как только стартер
горячий, он замкнется, и вы будете измерять только вертикальную линию.
Вы должны сделать снимок экрана, пока стартер еще светится (нагрев
вверх).

Поведение этого (и почти любого стартера, которое мне удалось измерить) является
не симметричный.
Пороговые напряжения и динамическое сопротивление (наклон наклонных участков)
не одинаковы для положительной и отрицательной полярностей.Думаю, из-за несимметричной формы электродов.

Очень часто конденсатор из полистирола подключается параллельно к
стартер, который помогает снизить коммутационный шум.
К сожалению, я ни разу не видел маркировки на этих конденсаторах, но они
обычно измеряют около 5 или 6 нФ.
Для проведения вышеуказанного измерения этот конденсатор был временно удален,
в противном случае сегменты больше похожи на эллипсы.

Поразительная последовательность

Газ в лампе обычно является изолятором.Чтобы включить его, электроды предварительно нагревают в течение нескольких секунд, затем
Импульс напряжения ионизирует газ внутри трубки и запускает лампу.
Этот процесс состоит из следующих шагов:

Нулевой уровень

Выключатель питания SW1 разомкнут, лампа выключена и холодная.
И лампа LN1, и стартер ST1 не ионизируются и ведут себя как
изоляторы.
Пока не очень интересно …
Теперь мы замыкаем SW1 и подаем питание на схему.

Шаг первый

SW1 замыкается и через балласт L1 появляется напряжение сети.
лампа и стартер, которые работают параллельно (через нагреватель
нити).
Напряжение в сети недостаточно высокое для ионизации газа в лампе, который
по-прежнему ведет себя как изолятор, но этого достаточно, чтобы ионизировать газ внутри
стартер, который ведет себя примерно как неоновое свечение
напольная лампа.
Теперь в цепи протекает небольшой ток, который нагревает стартер.Это часто можно наблюдать, поскольку стартер обычно светится слабым синим светом.
свет.

Стартер светится при нагреве (нажмите, чтобы увеличить).

На этом этапе был измерен ток 38,5 мА.
Слишком низкий для предварительного нагрева электродов в трубке, которые остаются темными; только
стартер светится.
Из-за индуктивности балласта этот ток является реактивным:
cos (φ) из 0.79 было измерено, что соответствует углу
φ 38 °.
При сетевом напряжении 237 В полная полная мощность составляет 9,1 ВА.
а активная мощность — 7,2 Вт.

Продолжительность этой фазы непостоянна и зависит от многих факторов, таких как
напряжение в сети, температура окружающей среды, возраст стартера и т. д., но это
полсекунды диапазона.
Измеренная здесь длительность составила 550 мс.

Напряжение и ток лампы (стартера) при разогреве стартера
(светится).

Кривые выше показывают напряжение на пускателе (и, следовательно, также
поперек лампы) на этом этапе.
Сбои в синусоиде напряжения указывают на каждом цикле, когда именно
стартер начинает светиться и при выключении.
Здесь стартер ионизируется примерно при 230 В и деионизируется примерно при
180 В.
Конечно, каждую половину цикла переменного тока напряжение падает до нуля, и газ в
стартер деионизируется.
Он снова будет ионизироваться в следующем полупериоде, как только напряжение станет высоким.
достаточно.График тока (синий) показывает, что проводимость стартера не нарушена.
симметричный: положительные пики имеют более высокий ток, чем отрицательные.
Я не знаю точно, почему это происходит, полагаю, это из-за
несимметричная форма электродов внутри стартера.
В любом случае этот ток небольшой и используется только для нагрева стартера: он
не обязательно быть симметричным.

Шаг второй

Стартер нагревается, и биметаллический переключатель внутри него в конце концов замыкается.Теперь у стартера произошло короткое замыкание, он перестает светиться и начинает остывать.
Когда стартер замыкается, через нити лампы протекает больший ток,
теперь подключены последовательно через закороченный стартер и нагреваются.
Нагревание электродов трубки значительно снижает напряжение зажигания лампы.
Кстати, по этой причине запускать холодные лампы в холодную среду не рекомендуется.
намного сложнее, чем повторно зажигать горячие лампы.
Итак, нити теперь раскалены докрасна, и этот красноватый свет часто может быть
наблюдается на концах трубки во время этой фазы.Из-за высокой излучательной способности электродов (белое) свечение
Также часто наблюдается флуоресцентное покрытие концов трубок.

Во время этой фазы ток составляет 589 мА.
Было измерено cos (φ) , равное 0,23, что соответствует углу
φ 77 °.
При сетевом напряжении 236 В полная полная мощность составляет 139 ВА.
Общая активная мощность 31,5 Вт.

Напряжение и ток лампы при нагреве (короткое замыкание стартера), измеренные
через обе нити последовательно.

Обе нити теперь включены последовательно и имеют одинаковый ток и половину
Напряжение.
Среднеквадратичное значение напряжения на каждой нити накала составляет около 11 В.
Каждая нить накала получает около 6,5 Вт, поэтому из 31,5 Вт
13 Вт нагревают электроды, а 18,5 Вт теряется в балласте.
Ток и напряжение в нити совпадают по фазе, низкий общий
cos (φ) возникает только из-за реактивного сопротивления балласта.

Как и раньше, продолжительность этой фазы также в какой-то степени неустойчива и зависит от
много факторов, но это также в диапазоне полсекунды.Измеренная здесь длительность составила 400 мс.

Шаг третий

Когда стартер остывает, биметаллический переключатель снова размыкается, прерывая
Текущий.
Поскольку катушки индуктивности не «любят» резкие перепады тока, балласт
отвечает на это прерывание с помощью всплеска высокого напряжения, который
возможно, ионизируйте лампу и зажгите ее.
Поскольку точным моментом открытия стартера в этой
контура (определяется охлаждением стартера, его возрастом, общим
температура ,…), это может произойти в неподходящий момент цикла переменного тока, когда
ток уже довольно низкий; произойдет скачок низкого напряжения и лампа
может не ударить.
В этом случае на пускателе снова появится полное сетевое напряжение.
и весь процесс начнется снова с первого шага.
Старые и холодные лампы также требуют более высокого напряжения, и их сложнее
забастовка.

Пусковой импульс высокого напряжения (–2,78 кВ).
Некоторые паразитные импульсы высокого напряжения также видны до того, как лампа загорится и
возникают из-за плохих контактов стартера.

Яркие плюсы очень разнообразны.
Они не всегда попадают в лампу, могут быть положительными или отрицательными и сильно
зависят от времени фазового соотношения при открытии, которое является термомеханическим
процесс и не синхронизирован с частотой сети.
Другими факторами, влияющими на амплитуду импульсов, являются скорость, с которой
биметаллические электроды ломаются, газ, заполняющий стартер, его возраст и
возможно другие.Показанный здесь — –2,78 кВ, но импульсы от 1 до 3 кВ,
как положительные, так и отрицательные наблюдались с помощью одной и той же установки (лампа,
стартер и балласт).

Шаг четвертый

Когда лампа загорается, напряжение на ней падает, и это особенно
Трубка держит напряжение около 100 В.
Каждую половину цикла переменного тока ток падает до нуля, и лампа должна снова загореться.
каждый раз.
Из-за фазового сдвига, вносимого индуктивным балластом, когда
ток пересекает ноль и меняется на противоположное, напряжение не равно нулю, так что лампа
может немедленно возобновить зажигание только с помощью сетевого напряжения, пока лампа
горячий и газ не деионизируется слишком долго, нет дополнительного высокого напряжения
необходимы импульсы.Если лампу выключить, электроды остынут и почти все
ионы в газе рекомбинируют: теперь требуется новая последовательность запуска, чтобы
снова зажгите лампу.

Напряжение на стартере (а также на лампе) и ток лампы при включенной лампе.

Кривая на рисунке выше показывает, что ток лампы и напряжение лампы находятся в
фаза, что имеет смысл, поскольку лампа потребляет активную мощность.Напряжение в сети здесь не показано (к сожалению, у меня нет двух высоких
датчики напряжения), но не в фазе из-за реактивного сопротивления балласта.
Другими словами, ток лампы и напряжение лампы совпадают по фазе, но из-за
балласта, тока лампы и сетевого напряжения нет.
Каждый раз, когда лампы выключаются (ток падает до нуля),
напряжение сразу же подскакивает до значения более 300 В при противоположной полярности.
Это просто напряжение сети, которое появляется на лампе.Из-за значительного фазового сдвига балласта сетевое напряжение составляет
близко к своему пику, когда это происходит, что объясняет внезапный всплеск.
Поскольку трубка сейчас горячая (и, вероятно, также имеет более низкое напряжение зажигания, чем
стартер), он сработает первым, быстро вернув напряжение к
напряжение горения (около 100 В) и предотвращение накала стартера.

Если лампа погаснет, напряжение повысится, и стартер ионизируется.
начиная с первого шага.Вот что происходит со старыми или поврежденными лампами, которые постоянно мерцают.
«надежда» снова включиться в один прекрасный день.

Напряжение и ток сети при включенной лампе. Фазовый сдвиг хорошо виден.

При сетевом напряжении 236 В общий ток составляет 385 мА и
cos (φ) составляет 0,49, что соответствует углу φ 60 °.
Полная мощность составляет 90,9 ВА, а активная мощность — 44.9 Вт.
Мощность, теряемая в балласте, составляет 5,5 Вт, а трубка поглощает 39,4 Вт.
приводит к КПД 88%: неплохо для такой простой схемы.
Более высокая эффективность может быть достигнута с помощью лучшего индуктивного балласта (встроенный
с большим количеством меди и большего количества железа, чтобы минимизировать его потери) или с электронным
балласт.
Конечно (и к сожалению) лампа не может преобразовать всю энергию в
свет.

Поразительное резюме последовательности

Теперь, когда мы прошли все этапы поразительной последовательности, давайте
резюмируйте это и посмотрите, что происходит в более общем плане.На графике ниже видно напряжение на пускателе:

Напряжение на стартере (а также на лампе) при всех пусках
процесс.
Поскольку это измерение проводится на стороне запуска нитей,
напряжение нагрева не видно и появляется как короткое замыкание.

Хорошо видны разные шаги.
На нулевом шаге (лампа не горит) нет напряжения.
Когда SW1 замкнут (первый шаг), стартер ионизируется и
начать нагреваться.Примерно через полсекунды закорачивает стартер (шаг
два) и электроды лампы начинают нагреваться, пока стартер остывает
вниз.
Поскольку лампа закорочена стартером, напряжение на стороне стартера
Нити, измеренные здесь, показывают ноль.
Конечно, на нити накала, которые сейчас светятся, есть напряжение, но они не могут
соблюдать здесь.
Еще через полсекунды стартер снова остывает и открывается.
(шаг 3) генерирование скачка высокого напряжения, который
зажигает и включает лампу (шаг четвертый).

Также интересно посмотреть напряжение на балласте (внизу), где
эти же шаги можно наблюдать снова.
Обратите внимание, что это измерение было проведено на том же оборудовании, но
несколько минут спустя, поэтому продолжительность различных шагов будет
другой.

Напряжение на балласте во время всего процесса пуска.

Амплитуда этого напряжения дает приблизительное представление о токе, протекающем в
схема.

Присутствуют паразитные импульсы, когда предполагается, что стартер закорочен.
Это означает, что его контакты не совсем надежны, и иногда он открывается для
крошечная доля секунды.
Даже если эти импульсы достаточно сильны, чтобы поразить лампу, этого не происходит.
потому что при повторном замыкании контактов лампа закорачивается и не может включиться.
Он включится только после последнего импульса, когда стартер наконец откроется.
и остается открытым.Блуждающие импульсы не вредят, и схема работает нормально.

Посмотрите фильм, в котором показана полная поразительная последовательность:
люминесцентная лампа.mp4
(3781910 байт, 11 с, h364,
960 × 540, 24 кадра в секунду).

Прочие соображения

До сих пор мы обсуждали, как запускается лампа и ее электрические
характеристики.
Давайте теперь посмотрим на некоторые другие соображения, такие как коэффициент мощности или
спектр света.

Фазирующий конденсатор

Из-за индуктивности балласта эта схема имеет плохое питание.
коэффициент: я измерил cos (φ) , равный 0,49.
Поскольку все нагрузки, подключенные к сети, должны иметь cos (φ) как
как можно ближе к 1, нужно что-то улучшить.
Есть несколько разных решений этой проблемы, но самый простой.
(и единственное, что здесь обсуждается) — просто подключить подходящий конденсатор в
параллельно с электросетью.

Чтобы узнать необходимую емкость, нам сначала нужно рассчитать реактивную
мощность, которую нам нужно компенсировать.
Ранее мы обнаружили, что полная мощность S составляет 90,9 ВА, в то время как
активная мощность P составляет 44,9 Вт.
Если вам интересно, как их измерить, определение кажущейся мощности довольно
просто: просто измерьте среднеквадратичный ток сети (здесь
I = 385 мА ) и напряжения (здесь
U = 236 V ) мультиметром и умножьте их
вместе:
S = U · I = 90.9 ВА .
Определить активную мощность сложнее: если у вас есть измеритель мощности переменного тока, он
сразу даст вам P , и это то, что я сделал.
В противном случае вы можете измерить фазовый угол φ либо с помощью
осциллографом (как и я) или кософиометром (если он у вас есть) и
затем вычислить P = S · cos (φ) .
Но если у вас нет этого модного оборудования, вы все равно можете использовать
метод трех вольтметров.

Зная S и P , вы можете рассчитать реактивную мощность Q
по формуле ниже.Жалко, что в электронике le буквенное обозначение Q используется как для
реактивная мощность цепи переменного тока и добротность цепи LC:
на этой странице Q — реактивная мощность.

Это не что иное, как теорема Пифагора, где S — это
гипотенуза и P и Q — две другие стороны правой
треугольник.
Со значениями S и P , которые были измерены ранее, мы находим
Q = 79.0 var .

Напоминаем, что активная мощность P измеряется в ваттах (Вт),
полная мощность S измеряется в вольт-амперах (ВА), а реактивная
мощность Q измеряется в реактивных вольт-амперах (вар).
Это просто, чтобы различить их и избежать путаницы, даже если физически
все эти три единицы имеют измерение силы.

Чтобы компенсировать эту индуктивную реактивную мощность, мы вводим равное количество
емкостная реактивная мощность, с конденсатором, включенным параллельно сети.Реактивное сопротивление X , создающее такую ​​реактивную мощность, определяется как:

Где U — напряжение сети.
Находим X = 705 Ом .
Наконец, с определением необходимой емкости C со следующими
уравнение:

Где f — частота сети (в данном случае 50 Гц).
Находим 4,5 мкФ.
Этот конденсатор должен быть рассчитан на прямое подключение к сети:
используйте только конденсаторы класса X (или Y).

ПРА прочие

Доступны не только индуктивные балласты.
Индуктор простой серии работает только при напряжении сети 230 В.
В странах с сетевым напряжением 120 В, в зависимости от длины трубки и
мощность, напряжение может быть слишком низким, чтобы лампа продолжала гореть, поэтому балласты
немного отличается и работает как автотрансформатор для увеличения напряжения и
ограничить ток в то же время.

Некоторые балласты автотрансформаторного типа могут также работать без стартера, с или
без подогрева электродов.Импульс высокого напряжения, необходимый для зажигания лампы, может генерироваться
резонансный контур, состоящий из дополнительного конденсатора.
Дополнительные обмотки в балласте могут использоваться для предварительного нагрева нитей, если
требуется.
Запуск трубки без предварительного нагрева нитей возможен, но чем выше
требуемое напряжение обычно вызывает разбрызгивание электродов, которое изнашивается
преждевременно.

В настоящее время электронные балласты заменяют старые индуктивные,
особенно из-за их более высокой эффективности, лучших пусковых характеристик и
возможность приглушить свет.Кстати, диммирование люминесцентных ламп индуктивным балластом возможно.
до некоторой степени, но когда яркость ниже заданного порога, основной ток
слишком низкий, чтобы нити оставались достаточно горячими, и дополнительный ток нагрева
должны циркулировать в электродах, например, с дополнительным
трансформатор.
К сожалению, снижение яркости до 0% невозможно.

Взгляд на спектр света

Как объяснялось выше, свет, излучаемый флуоресцентными
трубки обычно преобразуются из ультрафиолетового в видимое излучение за счет сочетания
флуоресцентные пигменты.При наблюдении с помощью светового спектрометра излучаемый спектр не меняется.
непрерывен, как лампа накаливания, но состоит из
несколько пиков, каждый из которых более или менее соответствует определенному пигменту.
Это объясняет, почему некоторые объекты при флуоресцентном освещении выглядят другого цвета.
осветительные приборы.

Спектр излучаемого света, пики различных флуоресцентных материалов
хорошо видны.
Свет кажется холодным белым и имеет температуру 4 200 К.

По горизонтальной оси отложена длина волны в нанометрах, по вертикальной оси.
интенсивность света в произвольной, но линейной единице.
Эта конкретная трубка имеет холодное белое покрытие и рассчитана на
цветовая температура
4’200 тыс.

Заключение

Некоторые измерения и рекомендации по люминесцентным лампам (с горячим катодом)
были представлены.На этой странице нет ракетостроения, но есть только некоторые
необычная электрическая информация о люминесцентных лампах и их свечении
закуски.
Надеюсь, вы сочтете это полезным.

Библиография и дополнительная литература

Как переключиться с магнитного балласта на электронный балласт | Home Guides

В старых люминесцентных светильниках использовался магнитный балласт для управления потоком электричества через лампочки.Магнитные приспособления требовали отдельного пускателя, чтобы запустить поток электронов через трубки. Свету требовалось время, чтобы прогреться, и он мигал, особенно когда было холодно. Новые электронные балласты гораздо более энергоэффективны, не требуют стартера и не так подвержены воздействию низких температур, как магнитные предшественники. Если у вас более старый прибор, вы можете переключиться с магнитного балласта на электронный балласт за несколько минут с помощью некоторых основных ручных инструментов.

Выключите прерыватель цепи, управляющей люминесцентным светом.Ослабьте винты и снимите пластину переключателя, закрывающую выключатель люминесцентного света, с помощью отвертки. Держите конец бесконтактного электрического тестера рядом с проводами на стороне переключателя света. Если индикатор тестера загорелся, выключите дополнительные выключатели или главный автоматический выключатель и повторите попытку, пока индикатор тестера не перестанет светиться. Установите на место крышку переключателя.

При необходимости поместите стремянку под осветительный прибор. Снимите рассеиватель света с корпуса светильника и снимите лампочки.Ослабьте винты и снимите съемную панель.

Снимите гайки с черного и белого проводов, соединяющих балласт с электрической цепью. Обрежьте все провода магнитного балласта на расстоянии не более двух дюймов от корпуса балласта. Ослабьте крепежные винты и снимите балласт.

Поместите электронный балласт в монтажные прорези приспособления. Затяните крепежные винты, чтобы закрепить балласт. Если площадь основания нового электронного балласта отличается по размеру от размера магнитного балласта, вбейте саморезный винт по металлу через корпус приспособления, чтобы удерживать балласт на месте.

Снимите 1/2 дюйма изоляции с концов каждого из проводов, отрезанных от магнитного балласта на шаге 3, с помощью приспособлений для зачистки проводов. Если необходимо зачистить провода от балласта, удалите с них изоляцию на 1/2 дюйма.

Скрутите красный провод от балласта к красному и синему проводам от патронов. Закрепите соединение проволочной гайкой. Подключите один из синих проводов от балласта к черным проводам от патронов 120-вольтового светильника.В качестве альтернативы, если напряжение в приборе составляет 277 вольт, подключите синий провод к желтым проводам. Закрепите провода проволочной гайкой. Подключите другой синий провод к белым проводам от патронов лампы.

Подключите балласт к источнику питания от панели выключателя, подключив черный провод от панели выключателя к черному проводу на балласте с помощью проволочной гайки. Подключите белый провод от прерывателя к белому проводу от балласта.

Заправьте провода в отсек для проводов и установите крышку панели.Установите на место лампочки и диффузор.

Включите прерыватель и проверьте работу света.

Ссылки

Ресурсы

Советы

• Если в цепи 277 вольт вместо 120 вольт, все соединения будут такими же, за исключением того, что будут желтые провода вместо черных проводов, идущих от одного из патронов лампы.

Предупреждения

• Не пытайтесь выполнять какие-либо электрические работы в цепи, не проверив сначала, что на панели выключателя отключено питание, и не проверив цепь с помощью бесконтактного электрического тестера.

Писатель Биография

Крис Бейлор пишет на различные темы, уделяя особое внимание деревообработке, с 2006 года. Вы можете увидеть его работы в таких публикациях, как «Consumer’s Digest», где он написал «Лучшее приобретение электроинструментов за 2009 год» и Лучшие покупки для аппаратов высокого давления 2013 года.

ИС управления люминесцентными лампами обеспечивает диммирование только с 8 контактами

Проектирование цепей диммирования для люминесцентных ламп — сложная задача, обычно решаемая с использованием сложной ИС управления с большим количеством контактов.По сравнению с конструкциями без диммирования, микросхемы диммирования:

• Сложнее спроектировать, чтобы обеспечить требуемую производительность
• Требуется больше компонентов
• Требуется больше площади печатной платы и слоев
• Стоимость больше

Есть несколько проблем, связанных с добавлением диммирования функциональность этой ИС без увеличения количества выводов. Новый метод управления решает эту проблему с помощью новой ИС управления «DIM8 ^™ » для общего рынка люминесцентного освещения.В результате получилась 8-контактная ИС диммирования, которая проста и имеет широкий спектр применений.

Чтобы понять детали новой ИС диммирования, мы должны сначала взглянуть на IR2520D, существующую 8-контактную ИС управления балластом без диммирования, используемую в различных приложениях флуоресцентного освещения ( Рис. 1 ). Этой ИС требуются только два контакта — FMIN и VCO — для управления предварительным нагревом, зажиганием и требованиями к работе лампы.

Остальные контакты выполняют стандартные функции, такие как питание и заземление ИС (контакты VCC и COM), а также управление затвором со стороны высокого и низкого уровня для полумоста (контакты LO, VS, HO и VB).

Когда в цепь сначала подается напряжение сети переменного тока, напряжение на конденсаторе CBUS повышается. Резисторы RVCC1 и RVCC2 подают на VCC необходимый ток микромощности для зарядки VCC до внутреннего порогового значения UVLO +. Когда VCC превышает порог UVLO +, IR2520D переходит в режим частотной развертки.

Выходы драйвера затвора (LO и HO) и полумостовая схема (MHS и MLS) колеблются с максимальной частотой. Цепь подкачки заряда (CSNUB, DCP1 и DCP2) берет на себя роль основной цепи питания для IC и поддерживает VCC на уровне внутреннего фиксирующего напряжения 15.6 В.

Небольшой внутренний источник тока на выводе VCO медленно заряжает внешний конденсатор (CVCO), в результате чего напряжение на выводе VCO линейно нарастает ( Рис. 2 ). Это заставляет частоту выходов драйвера затвора и схемы полумостовой коммутации снижаться с максимальной начальной частоты. По мере того, как частота снижается до резонансной частоты высокодобротного выходного каскада с недостаточным демпфированием (LRES, CRES), напряжение лампы увеличивается ( Рис. 3 ).

Напряжение на выводе VCO продолжает расти, а частота продолжает снижаться, пока не загорится лампа.Тогда выходная цепь становится схемой с избыточным демпфированием и низкой добротностью. Напряжение на выводе VCO продолжает увеличиваться, пока не превысит 4,6 В и ИС не перейдет в рабочий режим.

Частота перестает уменьшаться, когда на выводе VCO превышает 5 В, и остается на минимальной частоте, запрограммированной внешним резистором RFMIN на выводе FMIN. Конденсатор CVCO устанавливает время для предварительного нагрева нитей лампы и изменения частоты для зажигания, а резистор RFMIN устанавливает рабочую частоту, которая устанавливает правильную мощность лампы во время работы.Все остальные схемы защиты от короткого замыкания защищают от перебоев в сети переменного тока, отсутствия зажигания лампы и отказов нити накала, которые интегрированы в ИС и не требуют дополнительных внешних компонентов.

Эта ИС проста в использовании и требует минимального времени для разработки полного электронного балласта. Теперь, когда диммирование становится все более и более популярным из-за увеличения энергосбережения, задача состоит в том, чтобы добавить функцию диммирования к ИС без увеличения количества выводов и сохранить простоту IR2520D.

Нам всегда нужен вывод VCO для выполнения необходимой развертки частоты для предварительного нагрева и зажигания, поэтому для управления затемнением остается только вывод FMIN.

УПРАВЛЕНИЕ ДИММИРОВАНИЕМ ОДНОКонтактным

Чтобы уменьшить яркость люминесцентной лампы, частота используется для управления током лампы. По мере увеличения частоты полумоста коэффициент усиления резонансной цепи уменьшается, и ток лампы также уменьшается. Контур обратной связи с обратной связью используется для регулирования тока лампы до опорного уровня затемнения путем непрерывной регулировки рабочей частоты полумоста.Новая функция регулирования яркости реализована путем объединения измерения переменного тока лампы ( Рис. 4 ) с опорным напряжением постоянного тока в одном узле. Переменный ток лампы измеряется через чувствительный резистор RCS и подается на опорное напряжение постоянного тока через конденсатор обратной связи CFB и резистор RFB.

Схема обратной связи регулирует впадину сигнала ac + dc на COM по мере увеличения или уменьшения уровня диммирования постоянного тока путем непрерывной регулировки частоты полумоста. Это вызывает увеличение или уменьшение амплитуды тока лампы для уменьшения яркости.Если опорное значение постоянного тока увеличивается, долина сигнала переменного + постоянного тока увеличивается выше COM, и цепь обратной связи будет уменьшать частоту, чтобы увеличить усиление резонансного резервуара. Это увеличит ток лампы, а также амплитуду сигнала переменного + постоянного тока на выводе DIM, пока впадина снова не достигнет COM. Если опорное значение постоянного тока уменьшено, впадина уменьшится ниже COM. Затем цепь обратной связи будет увеличивать частоту, чтобы уменьшить усиление резонансного резервуара, пока впадина снова не достигнет COM.Вывод FMIN IR2520D, используемый для программирования одной рабочей частоты, теперь заменен новым выводом DIM, который используется для измерения сигнала переменного + постоянного тока для регулирования яркости.

Новая ИС управления диммированием IRS2530D представляет собой законченное 8-контактное решение, которое включает в себя все функции балласта диммирования и защищает схему от неисправности лампы. В ИС уже используются шесть контактов для очень простых, но необходимых функций: питания и заземления ИС (VCC, COM), а также управления затвором на верхней и нижней стороне полумоста (VB, HO, VS, LO).Вывод VCO включает в себя управление синхронизацией частотной развертки для предварительного нагрева и зажигания, а также программирует скорость контура для цепи обратной связи по диммированию в режиме диммирования.

Когда напряжение впервые подается на VCC (обычно 14 В), ИС выходит из режима UVLO и входит в режим предварительного нагрева / зажигания. Полумост начинает колебаться с максимальной частотой, а внутренний источник тока на выводе VCO начинает линейно заряжать внешний конденсатор (CVCO) от COM ( Рис. 4 ). Выходная частота уменьшается по мере увеличения напряжения ГУН, а нити накала лампы предварительно нагреваются вторичными обмотками резонансного индуктора резервуара.По мере увеличения напряжения ГУН частота уменьшается в сторону резонансной частоты цепи резонансного резервуара, а выходное напряжение на лампе увеличивается. Лампа зажигается, когда выходное напряжение превышает пороговое напряжение зажигания лампы, начинает течь ток лампы и ИС переходит в режим затемнения. Рис. 5 — это временная диаграмма предварительного нагрева, зажигания и затемнения IR2530D.

ДИММИНГ МИНИ-БАЛЛАСТ ДИЗАЙН

Полная схема диммирования мини-балласта ( Рис.6 ) был построен и испытан для демонстрации производительности. Схема питается от сети 220 В переменного тока и питает компактную люминесцентную лампу мощностью 25 Вт. Линейное входное напряжение 220 В переменного тока / 50 Гц подвергается двухполупериодному выпрямлению (BR1) и проходит через фильтр электромагнитных помех (CF и LF), а затем сглаживается конденсатором шины постоянного тока (CBUS). Полумостовые переключатели (MHS и MLS) управляются новым IRS2530D для предварительного нагрева, зажигания и затемнения лампы. RVCC1 и RVCC2 обеспечивают пусковой ток микромощности для питания VCC IC, а накачка заряда (CSNUB, DCP1 и DCP2) берет на себя функцию питания IC, как только полумост начинает колебаться.

Контур резонансного бака (LRES и CRES) обеспечивает необходимую передаточную функцию для генерации высокого напряжения для зажигания лампы и фильтрации нижних частот для регулирования яркости. Блокирующий конденсатор постоянного тока (CDC) гарантирует, что ток лампы всегда будет переменным, чтобы предотвратить миграцию ртути, которая может вызвать почернение концов лампы и сократить срок ее службы. Вторичные обмотки резонансной катушки индуктивности (LRES: A, B) используются для нагрева нитей лампы во время предварительного нагрева и уменьшения силы света, а также для отделения тока лампы от тока накала, что позволяет использовать один резистор, чувствительный к току (RCS), для Определите ток лампы.

Измерение переменного тока лампы через RCS связано с выводом DIM через конденсатор обратной связи и резистор (CFB и RFB). Входная цепь регулировки яркости потенциометра используется (PDIM, RMIN, RMAX) для преобразования сопротивления потенциометра в необходимое опорное напряжение регулировки яркости для ИС, подключенной к выводу DIM. Наконец, резисторы RLMP1 и RLMP2 используются для определения того, была ли лампа удалена, и для автоматического перезапуска балласта при повторной установке лампы. Защита от всех других условий сбоя балласта, таких как отказ от удара, обрыв нити накала и низкое напряжение в линии переменного тока / отключение питания, предусмотрена внутри IRS2530D, чтобы еще больше сократить количество компонентов и повысить надежность.

Измеренные осциллограммы балласта показаны на Рис. 7. На Рис. 7a показаны напряжение на выводе ГУН (верхняя кривая), напряжение лампы (средняя кривая) и ток лампы (нижняя кривая) во время нормальных режимов предварительного нагрева, зажигания и затемнения. Напряжение на выводе VCO и лампе нарастает во время предварительного нагрева и зажигания, чтобы предварительно нагреть нити лампы, а затем зажечь лампу, когда будет достигнуто пороговое значение напряжения зажигания лампы. Ток лампы начинает течь сразу после зажигания в начале затемнения. Инжир. 7b и 7c показывают выходное напряжение полумоста (вывод VS, нижняя кривая) вместе с напряжением на выводе DIM (верхняя кривая) в условиях 100% и 10% диммирования.