Люминесцентной лампы

Схемы зажигания люминесцентных ламп

Для зажигания ЛЛ необходимо кратковременно подать на неё напряжение, превышающее напряжение сети. Напряжение зажигания можно снизить, если предварительно разогреть электроды ЛЛ. Различают следующие разновидности схем зажигания:

- импульсные схемы зажигания. Зажигание осуществляется за счёт предварительного прогрева электродов и подачи импульса напряжения, превышающего напряжение сети;

- схемы быстрого зажигания. Зажигание осуществляется при более интенсивном прогреве и относительно небольшого превышения напряжения над сетевым;

- схемы мгновенного зажигания. Зажигание осуществляется при холодных электродах благодаря подаче на ЛЛ импульса напряжения, во много раз превышающего напряжение сети;

- электронные схемы зажигания обеспечивают пуск и работу ЛЛ при повышенной частоте питающего напряжения.

Стартерная компенсированная схема зажигания

Эта схема (рис. 47) является схемой импульсного зажигания и в России наиболее распространена.

Основными элементами схемы наряду с ЛЛ являются балластный дроссель ДрБ, включённый последовательно с электродами ЛЛ, и так называемый стартер Ст тлеющего разряда.

Стартер представляет собой небольшое термоионное реле, созданное на основе неоновой лампы (рис. 48). Основными частями стартера являются колба, заполненная неоном, цоколь, контакты для подвода напряжения и два электрода. Один электрод – неподвижный, а второй – подвижный биметаллический из двух спаянных металлических пластин с разны-

ми коэффициентами линейного расширения (иногда снабжается крючком). В холодном состоянии электроды между собой не соединены.

После подачи на контакты стартера на­пряжения сети в нём возникает разряд в атмосфере неона, так как напряжение зажигания стартера U_ЗСТ меньше напря­же­ния сети. Разрядный промежуток име­ет некоторое сопротивление и разряд в стартере сопровождается выде­лением тепла. При этом биметаллический электрод разогревается, начинает изгибаться и через некоторое время приходит в соприкосновение с другим электродом. Возникает цепь с нулевым со­про­тивлением, и выделение тепла прекращается. Через некоторое время t_КОН, называемое «временем контактирования», биметаллический электрод остынет, и электроды стартера разомкнуться. Таким образом, стартер характеризуется двумя параметрами: U_ЗСТ и t_КОН.

Зажигание ЛЛ в стартерной схеме происходит следующим образом.

После включения схемы в сеть переменного напряжения (первый участок временных диаграмм, рис. 49) оно будет приложено как к ЛЛ, так и к стартеру. Разряд в ЛЛ не возникнет, так как напряжение зажигания лампы U_ЗЛЛ больше напряжения сети. Зато зажжётся разряд в стартере: U_ЗСТ < U_С. По цепи «сеть – дроссель – электроды ЛЛ – стартер» начнёт протекать ток (около 0,1 А), разогревающий электроды ЛЛ. Через некоторое время (2…5 с) биметаллический электрод стартера, разогревшись, замкнётся с неподвижным электродом – начнётся второй этап (см. рис. 49). Длительность этого этапа равна времени контактирования электродов стартера (0,2…0,8 с). При этом напряжение на ЛЛ близко к нулю, а ток через её электроды заметно возрастает (до 1 А), так как сопротивление цепи минимально. Этот ток интенсивно разогревает электроды ЛЛ (до 800…1000 °С), готовя её к пуску.

По окончании времени контактирования электроды стартера разомкнутся – начнётся третий этап. Произойдёт разрыв цепи с индуктивностью (её роль исполняет балластный дроссель). По второму закону коммутации ток в такой цепи мгновенно измениться не может, но возникнет всплеск (импульс) напряжения, в несколько раз превышающий сетевое. Благодаря этому всплеску тлеющий разряд в ЛЛ, возникший в результате интенсивного прогрева электродов, перейдёт в дуговой – лампа зажжётся. Ток через ЛЛ существенно возрастёт, что вызовет рост падения напряжения на дросселе, и напряжение на ЛЛ снизится до рабочего (около 50 % сетевого). Это напряжение U_РАБ меньше U_ЗСТ, разряд в стартере погаснет, и он в дальнейшем не будет оказывать влияния на работу схемы. Для правильной работы схемы важно, чтобы выполнялось соотношение между напряжениями:

U_ЗЛЛ > U_С >U_ЗСТ >U_РАБ.

Общая длительность пуска зависит от типа стартера и составляет 5…10 с.

Стартер в схеме необходим для автоматического замыкания и последующего размыкания цепи. В случае его отсутствия или неисправности то же самое можно сделать, используя обычную кнопку с самовозвратом.

Дроссель в этой схеме выполняет следующие функции.

1. Является балластным сопротивлением, т.е. стабилизирует ток ЛЛ. При этом потери в дросселе составляют около 20 % мощности ЛЛ.

2. Обеспечивает всплеск напряжения на лампе в момент её зажигания.

3. Обеспечивает уменьшение радиопомех (высокочастотных колебаний), источником которых является ЛЛ из-за постоянного перезажигания в ней разряда. Радиопомехи распространяются в эфире и по сетевым проводам. Уменьшение радиопомех достигается симметрированием дросселя, то есть делением его на две части. Индуктивность в каждом из сетевых проводов для высокочастотных колебаний является большим сопротивлением (Х_L = wL). Кроме того, две полуобмотки дросселя образуют взаимную ёмкость, закорачивая высокочастотные колебания, для которых она является сопротивлением, близким к нулю (Х_С = 1 /wС).

Конденсатор С₁ ( 0,004…0,01 мкФ ):

– уменьшает радиопомехи, создаваемые стартером;

– облегчает размыкание контактов стартера, снижает вероятность их приваривания;

– увеличивает длительность импульса напряжения, приложенного к ЛЛ при зажигании.

Конденсатор С₂ предназначен для повышения коэффициента мощности (поэтому схема называется компенсированной) не менее чем до 0,85. При отсутствии этого конденсатора cos φ схемы равнялся бы 0,5 (при ЛЛ 36…80 Вт) или даже 0,25…0,35 (при ЛЛ 15 и 20 Вт).

Недостатком данной схемы является её невысокая надежность, объясняемая нестабильностью параметров стартера.

1. Расстояние между электродами стартера постепенно уменьшается. Это приводит в конечном счёте к уменьшению напряжения зажигания U_заж ниже рабочего напряжения на лампе U_раб. В результате после зажигания ЛЛ зажигается разряд в стартере, который замыкает свои контакты, что вызывает погасание ЛЛ, и так до тех пор, пока ЛЛ не выйдет из строя.

2. Уменьшение времени контактирования приводит к тому, что после первого импульса повышенного напряжения ЛЛ может не зажечься. Потребуется 2–3 срабатывания стартера, т.е. 2–3 цикла зажигания лампы. Это существенно уменьшает продолжительность её горения.

С целью устранения этого недостатка могут быть использованы созданные в последнее время электронные стартеры, единственным минусом которых является существенно большая их стоимость по сравнению со стартерами тлеющего разряда.