Устройство люминесцентной лампы,стартёра,дроселя

Промышленное освещение: схема включения люминесцентных ламп, сборка стенда назначение и применение дросселей и стартеров.

Устройство люминесцентной лампы,стартёра,дроселя

Люминесцентная лампа (слева) и как она подключена к сети (справа) 1 - вольфрамовые спирали; 2 - смесь паров ртути и аргона; 3 - люминофор (фосфóр), покрывающий внутреннюю поверхность лампы; 4 - лампа; 5 - стартер; 6 - дроссель

Внешний вид (слева) и внутреннее устройство (справа) стартера:1 - пластмассовый кожух; 2 - электрические контакты стартера; 3 - неоновая лампочка; 4 - электрод неоновой лампочки, изогнутый в виде перевернутой буквы "U" (показан в двух крайних положениях); 5 - другой электрод неоновой лампочки; 6 - электрический конденсатор

Как видно из рисунка, лампа дневного света, вообще говоря, не лампа, а электрический прибор, состоящий из собственно лампы 4, которая светится, когда внутри неё происходит электрический разряд, стартёра 5, разогревающего электроды лампы перед возникновением разряда, и дросселя 6, ограничивающего силу электрического тока через лампу. Чтобы в лампе возник электрический разряд, недостаточно приложить электрическое напряжение (220 В) между её электродами, т.к. газ внутри неё, состоящий из смеси аргона и паров ртути (1%), не является проводником электричества. Условием возникновения разряда является ионизация этого газа, т.е. расщепление части атомов газа на электроны и положительно заряженные ионы. Делается это с помощью стартёра, который на короткое время (1-2 с) включает нагрев металлических электродов (вольфрамовых спиралей), находящихся в противоположных частях лампы. Как только электрод нагревается, часть электронов испаряется с его поверхности и под действием электрического поля начинает двигаться к противоположному электроду, время от времени натыкаясь на атомы газа. Столкновение летящего электрона с нейтральным атомом газа вызывает ионизацию последнего, в результате чего количество свободных электрических зарядов в лампе увеличивается; в лампе возникает электрический разряд, а столкновение заряженных частиц с атомами ртути вызывает также ультрафиолетовое свечение. После возникновения электрического разряда подогревать электроды уже не нужно, т.к. электрический разряд сам поддерживает необходимый уровень ионизации.

Стартёры, хотя и могут являться самыми различными устройствами, представляют собой тумблер, на короткое время замыкающий два контакта. На рисунке показаны внешний вид (слева) и внутреннее устройство (справа) самого распространённого стартёра, которым оснащены большинство ламп дневного света. Как видно, это параллельное соединение неоновой лампочки 3 и электрического конденсатора 6. Левый электрод неоновой лампочки 4 изогнут в виде перевёрнутой буквы «U» и представляет собой биметаллическую пластинку, т.е. спай двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. А это значит, что при нагревании этот электрод может разгибаться, принимая форму, близкую к «Г».

При включении лампы в электрическую сеть всё напряжение (220 В) прикладывается к неоновой лампочке, и т.к. расстояние между её электродами всего около 1 мм, то даже без предварительного нагрева электродов в ней возникает электрический разряд. Сразу после начала разряда левый электрод 4 неоновой лампочки, разогреваясь, начинает разгибаться и, наконец, касается правого электрода 5. Как только это происходит, неоновая лампочка гаснет, и начинается нагрев электродов лампы дневного света. Неоновая лампочка, электрический разряд в которой прекратился, остывает, а вместе с ней остывает и биметаллическая пластинка левого электрода 4. Через 1-2 с контакт между электродами 4 и 5 исчезает, и напряжение электрической сети (220 В) опять прикладывается к люминесцентной лампе. Но сейчас в лампе дневного света уже разогреты электроды, и в ней возникает электрический разряд. Электрический конденсатор 6, замыкающий контакты стартёра, уменьшает электромагнитные помехи, возникающие при размыкании и замыкании электродов неоновой лампочки.

Если бы в лампе дневного света не было дросселя (электрического сопротивления переменному току), то ток через неё мог бы превысить допустимый предел, и она бы мгновенно перегорела. Поэтому использовать люминесцентные лампы без дросселей нельзя. Старые модели дросселей представляли собой половину электрического трансформатора (катушка провода с металлическим сердечником), и пропускание через них переменного тока частотой 50 Гц вызывало жужжание или гул. Новые модели ламп дневного света оснащены электронными ограничителями тока и поэтому бесшумны.
При включении люминесцентные лампы, как правило, несколько раз мигают. Связано это может быть: с низкой температурой окружающей среды, когда одиночного прогрева электродов лампы бывает недостаточно для инициации электрического разряда; с плохим состоянием электродов лампы, когда их нагрев не приводит к достаточному испарению электронов из них, а также с неисправностью стартёра, когда, например, электроды неоновой лампочки замыкаются на очень короткое время, недостаточное для разогрева электродов лампы дневного света.

Такие лампы позволяют в 3-4 раза снизить энергозатраты на освещение.

Одноламповые и двухламповые люминесцентные светильники

Особенностью эксплуатации люминесцентных ламп является наличие в схеме включения вспомогательной аппаратуры — стартера и дросселя. Если в данной схеме лампа не зажигается, необходимо проверить исправность электросети, а также отдельных элементов схемы включения лампы.

Нормальная эксплуатация лампы существенно зависит от внешних условий: от напряжения питающей сети; от температуры окружающего воздуха.

При эксплуатации люминесцентных ламп необходимо знать, что характер газового разряда в значительной степени определяется величиной давления газа или паров, в которых происходит разряд. При понижении температуры давление паров в лампе падает, и процесс зажигания и горения лампы ухудшается. Оптимальной температурой эксплуатации люминесцентных ламп является температура 2О...25°С. При исправности электросети и всех эле­ментов схемы включенная лампа все же может не зажигаться, если темпера­тура окружающей среды меньше +10°С и если колебание напряжения пита­ющей сети превосходит 6...7%.

Зажигание лампы происходит обычно не сразу, а после нескольких сраба­тываний стартера. Полная длительность зажигания не должна превосходить 15 секунд. Если в течение этого времени лампа не загорится, то возможны неисправности, которые могут быть как в самой лампе, так и в отдельных элементах схемы включения.

На рисунке 3 показано, как подключается люминесцентная лампа.

Рис. 3Включение однолампового люминесцентного светильника
L1 - дроссель; S2 - стартер; S1 - выключатель

Известно, что лампа не загорится, пока не будут прогреты её катоды. Для этого необходимо кратковременно (1-2 секунды) пропустить через них ток, что и делает стартер S2. После того как лампа вспыхнет, после подогрева катодов стартер автоматически отключается. Гаснет лампа при разрыве цепи выключателем S1. Дроссель L1 представляет собою катушку с железным сердечником. Он ограничивает силу тока, протекающего по лампе. Замыкание пускового контакта производится при помощи автоматического устройства - стартера. Так работает люминесцентная лампа.

Есть несколько особенностей включения двухлампового светильника, работающего от одного дросселя. Стандартная схема включения двухлампового светильника 2х20 Вт от одного дросселя показана на рисунке 4. Особенность данной схемы в том, что при данном включении применяются стартеры на 127 В. Если вставить стартеры на 220 В, то загорится только одна лампа. Надежность данной схемы ниже, чем схема одна лампа - один дроссель, но она дешевле. Аналогичным образом включаются две лампы ЛБ40 с дросселем на 80 Вт. Существуют также без стартерные схемы, но достигается это применением специальных дросселей, имеющие специальные обмотки для подогрева катодов. Но при этих схемах снижается срок службы ламп, так как подогрев катодов идет постоянно.