Mebelhoff.ru

Мебель HOFF
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Источник тока для люминесцентной лампы

Люминесцентные лампы выпускаются в разнообразных формах. Они подразделяются на:

  • трубчатые;
  • кольцевые;
  • U-образные;
  • ультрафиолетовые;
  • компактные.

1

Трубчатые лампы имеют форму, схожую с прямой трубкой. Распознать эти изделия довольно легко по трубчатой форме цоколя. Размеры люминесцентных ламп маркируются буквой «Т» и цифрой, которая обозначает диаметр, равный 1/8 части дюйма.

Так, диаметр люминесцентной лампы Т4 будет составлять 13 мм (25,4*4:8). Если необходимо приобрести лампочку диаметром 26 мм, то подойдет изделие с маркировкой Т8.

Кольцевые люминесцентные источники света отличаются цоколем, который состоит из четырех штырей. В зависимости от диаметра колец лампы бывают трех размеров.

U-образные лампы представляют собой устройства, которые обладают небольшой длиной, а цоколи располагаются только с одной стороны.

Ультрафиолетовые изделия являются альтернативным решением лампам накаливания. Основная сфера применения — в биологических и фотохимических облучателях.

Основное отличие компактных люминесцентных ламп — небольшой размер. В некоторых случаях эти источники света при продаже обозначаются буквами «ККЛ». Благодаря минимальной температуре нагрева данный вид ламп применяется в люстрах и светильниках.

1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

1.1.1. Электрические системы питания

Для питания ламп накаливания должны применяться источники постоянного или переменного тока, а для разрядных ламп — переменного тока.

1.1.1.1. Система питания постоянным током должна состоять из стабилизированного и регулируемого источника выпрямленного напряжения. При питании от аккумуляторных батарей следует применять схему, представленную на черт.1.

Схема системы питания постоянным током

1, 2 — выводы для подключения источника постоянного тока; 3, 4 — выводы для подключения
системы измерения; — регулировочный резистор; — выключатель

1.1.1.2. Система питания постоянным током должна удовлетворять следующим требованиям:

коэффициент пульсации не должен превышать 0,2%;

во время отсчета показаний измерительных приборов напряжение на выходах 3, 4 не должно изменяться более чем на ±0,1%.

1.1.1.3. Система питания переменным током должна состоять из источника синусоидального напряжения, стабилизирующего и регулирующего устройств, позволяющих трансформировать напряжения.

Рекомендуемые схемы систем питания переменным током приведены на черт.2а, б.

Схемы систем питания переменным током

1, 2 — выводы для подключения источника переменного тока; 3, 4 — выводы для подключения
системы измерения; 5 — стабилизатор напряжения; , — регулировочные автотрансформаторы;
— добавочный трансформатор напряжения

Схема системы питания с добавочным трансформатором, представленная на черт.2б, предназначена для применения при необходимости точной регулировки питающего напряжения в широких пределах.

1.1.1.4. Система питания переменным током должна удовлетворять следующим требованиям:

во время отсчета показаний измерительных приборов напряжение питания на выводах 3, 4 не должно изменяться более чем на ±0,1%;

форма питающего напряжения должна быть практически синусоидальной. Содержание высших гармоник не должно превышать 3%.

1.1.1.5. Методы проверки электрических систем питания приведены в справочном приложении 1.

1.1.2. Система измерения

1.1.2.1. При измерении электрических параметров ламп применяют системы измерения, схемы которых указаны на черт.3, 4.

Схема системы измерения электрических параметров ламп накаливания

5, 6 — выводы для подключения системы питания; — вольтметр для измерения рабочего
напряжения лампы; — амперметр для измерения рабочего тока лампы;
— лампа; , — выключатели

Схема системы измерения электрических параметров разрядных ламп

5, 6 — выводы для подключения системы питания; — вольтметр для измерения напряжения питания;
— дроссель образцовый измерительный; — амперметр для измерения рабочего тока лампы;
— ваттметр для измерения мощности лампы; — вольтметр для измерения рабочего
напряжения лампы; , , , — выключатели; , , , — выводы
для подключения измеряемой лампы

Рабочее напряжение ламп измеряют непосредственно на контактах лампового патрона. Ток не должен проходить через провода, подсоединенные к вольтметру.

1.1.2.2. Схемы включения разрядных ламп представлены на черт.5а, б, в.

Схема включения люминесцентных ламп


Схема включения ртутных дуговых ламп высокого давления


Схема включения ртутных дуговых металлогалогенных ламп высокого давления
и ламп дуговых натриевых трубчатых высокого давления

5, 6 — выводы для подключения системы питания; 7 — схема системы измерения электрических
параметров разрядных ламп; , , , — выводы для подключения измеряемой лампы;
— лампа; — стартер; — универсальное импульсное зажигающее устройство;
— выключатель

1.1.2.3. Электроизмерительные приборы.

Класс точности применяемых электроизмерительных приборов должен быть не ниже 0,2. При питании переменным током класс точности применяемых электроизмерительных приборов допускается не ниже 0,5.

Приборы должны показывать эффективные значения измеряемых электрических величин. Показания приборов должны быть независимы от формы кривой и частоты.

Ток, потребляемый подключенными параллельно разрядной лампе электроизмерительными приборами, не должен превышать 3% от номинального значения тока лампы, а падение напряжения в последовательно включенных электроизмерительных приборах не должно превышать 2% от значения напряжения разрядной лампы.

Электроизмерительные приборы должны подбираться так, чтобы при измерениях их показания превышали первую половину всей шкалы.

Типы флуоресцентных ламп и их устройство

Tipy lamp

У нас в стране энергосберегающими лампами называют (люминесцентные) флуоресцентные лампы для бытового применения. Многие не знают, что лампы в виде спирали, которые используются в быту, и называются энергосберегающими, являются по принципу действия флуоресцентными лампами. Энергоэффективность приборов освещения делится на два класса: А и В.

Наиболее правильной будет классифицировать флуоресцентные лампы по различным признакам. Учитывая технологию производства и область применения, выделяют следующие типы ламп:

  • Стандартные флуоресцентные лампы диаметром 26 мм, имеющие несколько слоев люминофора.
  • Флуоресцентные лампы компактных размеров, имеющие трубку различной конфигурации, также покрытой люминофором.
  • Лампы специального назначения.

Также флуоресцентные лампы делятся по другим признакам:

  • Мощность энергии потребления.
  • Световой поток.
  • Цветовая температура.
  • Индекс цветопередачи.
  • Длина лампы.
  • Размер цоколя.
  • Вид подключения.
  • Размещение пускателя. Размещается в корпусе лампы или в светильнике.

Основным элементом флуоресцентных ламп являются пары ртути в малой концентрации. При прохождении через них электрического тока образуется ультрафиолетовое излучение. Люминофор – это химическое вещество, находящееся на внутренней поверхности трубки лампы, преобразующее ультрафиолетовое излучение в видимый для глаз свет. Качество света зависит от состава люминофора.

Принцип действия

При включении питания в стартере образуется небольшой тлеющий разряд, под действием него нагреваются электроды.

Читайте так же:
Как уменьшить ток через лампу

Skhema

Один из электродов изготовлен из биметаллического материала. При нагревании он изгибается и прикасается к другому электроду. В итоге в цепи резко увеличивается электрический ток, разряд в стартере прекращается. Повышающийся ток нагревает электроды флуоресцентной лампы. они начинают выпускать электроны. Это является подготовкой к запуску работы лампы.

Электроды в стартере в это время охлаждаются, биметаллический элемент выправляется, и между электродами появляется зазор. Сила тока в схеме значительно снижается. В дросселе появляется мгновенное повышенное напряжение, которое называется напряжением самоиндукции. Оно препятствует снижению этого тока. При суммировании с напряжением цепи, напряжение самоиндукции образует в лампе короткий импульс напряжения, которого хватает для образования электроразряда в газе.

Сначала разряд возникает в аргоне, а затем, когда газ разогреется, в ртутных парах. Во время свечения лампы напряжение на электродах, а значит и электродах стартера, подключенного к лампе по параллельной схеме, меньше напряжения цепи на размер ЭДС самоиндукции, появляющейся в дросселе при загорании лампы.

Поэтому, дроссель предназначен не только для запуска люминесцентной лампы, но и в создании препятствия неограниченного повышения тока разряда. Если бы дросселя не было, то при увеличении тока лампа разрушилась бы, либо вышли из строя предохранители сети питания квартиры.

Конденсатор С1 в схеме стартера предназначен для подавления помех радиочастотных волн. А емкость С2 служит для увеличения коэффициента мощности.

Особенности и преимущества флуоресцентных ламп

Ультрафиолетовое излучение заставляет светиться люминофор видимым для глаза человека светом. Стекло колбы лампы не дает выхода вредному ультрафиолетовому излучению. Этим оно защищает наши глаза.

Бактерицидные лампы имеют в своей конструкции кварцевое стекло, которое легко пропускает ультрафиолет. Такие лампы применяются для дезинфекции и кварцевания помещений в медицине. Большое распространение имеют сегодня лампы с амальгамами кадмия и другими элементами. В них давление ртути снижено, вследствие чего расширяется интервал температур отдачи света до 60 градусов. Для чистой ртути эта величина составляет 25 градусов.

При возрастании температуры воздуха больше 25 градусов, температура стенок лампы и давление паров ртути повышается, а поток света снижается. Еще сильнее уменьшается поток света при снижении температуры и давления паров. При этом запуск ламп затрудняется. Поэтому в холодное время применение флуоресцентных ламп ограничено.

Чтобы решить эту проблему, разработана конструкция безртутных люминесцентных ламп, в которых давление инертного газа низкое. В них слой люминофора начинает светиться от излучения с величиной длины волны 58-147 нанометров. Так как давление газа в таких лампах не зависит от температуры воздуха, то поток света не изменяется. Сегодня существуют лампы нового поколения Т5. Они более компактны, в них используется высокочастотный пускатель.

Чем больше длина лампы, тем сильнее поток света. Это происходит из-за уменьшения анодно-катодных потер в потоке света. Поэтому выгоднее применить одну лампочку на 36 ватт, чем 2 лампы по 18 ватт. Срок действия у таких ламп ограничивается распылением катодов. Также снижают срок службы колебания напряжения сети питания и частые переключения.

Достоинства

Флуоресцентные лампы нашли широкое применение в связи с тем, что они обладают значительными достоинствами, по сравнению с простыми лампами накаливания.

  • Повышенная эффективность. Световая отдача выше в 10 раз, чем у ламп накаливания, КПД 25% по сравнению с лампами накаливания – 7%.
  • Большой срок работы – до 20000 часов.
Недостатки
  • Требуется подключение балласта для нормальной работы лампы.
  • Устойчивая работа лампы зависит от температуры воздуха.

Излучение света оказывает на людей значительное воздействие, как психологическое, так и физиологическое, но чаще благотворное. Самым полезным считается дневной свет. Он оказывает влияние на процессы жизни человека, обмен веществ, развитие в физическом плане и т.д. Искусственное освещение отличается от дневного света. Лампы накаливания излучают желтый и красный спектр света, ультрафиолет отсутствует, поэтому они считаются теплыми источниками света.

Еще одним достоинством люминесцентных ламп является возможность образования света разного спектра, от теплого до дневного. Это делает богаче цветовую палитру домашнего быта. Для разных областей применения рекомендуют свои цвета.

Как изготавливают флуоресцентные лампы

Эта лампа была изобретена в 1909 году. До сих пор ее конструкция принципиально не изменилась. Их изготовление является сложным процессом. Нужна механическая хореография, которая включает в себя сварку, и плавку, а также изгибы, пайка, окраска.

Технологический процесс начинается с трубок из стекла. До этого их тщательно подвергают промывке в теплой воде для удаления примесей и грязи. Далее трубкам придается специфическая форма. Их подвергают нагреву в течение половины минуты, потом быстро сгибают по шаблону. Автоматический станок изгибает трубки со скоростью 14 штук в минуту.

Fluorestsentnye lampy izgotovlenie 1

Изогнутые трубки идут в камеру, в которой наносится небольшой слой фосфора на внутреннюю поверхность. Фосфор образует световой поток, преобразуя ультрафиолет, образующийся во время ионизации паров ртути. С краев трубки убирают излишки фосфора, для последующей пайки.

Fluorestsentnye lampy izgotovlenie 2

Теперь нужно установить компоненты электросхемы. Монтажным автоматом изготавливается катодное устройство. По ним будет поступать ток. Проводникам придается нужная форма, затем их нагревают до определенного значения температуры. Это является подготовкой к следующему этапу, потому что важно не дать катодному покрытию перейти на штырьки.

Нити лампы вставляют в опору. Эмиссионное вещество в этом процессе имеет большое значение. Она испускает электроны, участвующие в образовании светового потока. На следующем этапе соединяют подставку и стеклянную трубку. Пайка производится при высокой температуре.

Fluorestsentnye lampy izgotovlenie 3

Теперь остается самый важный процесс, во время которого выкачивают воздух из трубки и заполняют ее инертным газом. На этой же операции в трубку впрыскивается капля ртути, которая очень важна для образования света.

Следующий этап – это размещение проводов, чтобы установить крышку, закрывающую трубку. Крышка создает электрический контакт, и надевается на конец трубки. Она должна иметь абсолютную герметичность, чтобы не было утечки. Теперь лампа готова.

Читайте так же:
Как возникает ток в лампочке

Каждый образец лампы ставят на испытательное колесо для проверки качества.

Fluorestsentnye lampy izgotovlenie 4

После тщательной проверки флуоресцентные лампы перевозят на упаковку. Эта операция требует необходимой точности и ловкости. С помощью фосфора, ртути и паяльных ламп изготавливается устройство, не изменившееся за последний век.

Люминесцентные лампы: описание, принцип включения и работы

Люминесцентные лампы широко применяются для освещения таких объектов, как:

  • магазины;
  • учебные заведения;
  • другие общественные здания.

Не так давно на рынок вышли компактные модели люминесцентных ламп, которые подходят под стандартные патроны Е14 и Е27 домашних осветительных приборов. После этого их стали чаще использовать для применения в квартирах и частных домах.

Люминесцентная конструкция представляет собой герметичную колбу, где газовая смесь подобрана таким образом, что с целью ее ионизации не нужно много энергии. Чтобы прибор постоянно работал, следует поддерживать тлеющий разряд, соответственно, на электроды люминесцентной лампы нужно подавать напряжение подходящей для нее величины. Однако, чтобы пошел разряд к электродам, должно быть напряжение гораздо больше обычного рабочего. А чтобы облегчить включение, нужно подогреть газ в колбе.

С обеих сторон колбы находятся электроды, на которые и подается напряжение для поддержания разряда. Каждый электрод имеет по два контакта, а к ним нужно подключить источник тока, чтобы прогреть пространство рядом с электродами и заставить прибор работать.

При разряде в колбе появляется яркое ультрафиолетовое свечение, которое воспринимать в чистом виде человеку крайне трудно. Именно поэтому изнутри колбу покрывают слоем люминофора – специального вещества, которое генерирует свет во время облучения и смещает частотный диапазон освещения конструкции в спектр видимости. Можно менять состав внутреннего оснащения, тогда получается большое разнообразие цвета.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы являются вторым по распространенности источником света, а в некоторых странах (например, в Японии) они лидируют, оставив позади лампы накаливания. Каждый год в мире выпускается больше миллиарда этих ламп.

Первые люминесцентные лампы в том виде, в котором они дошли до наших дней, были созданы американской компанией General Electric в 1938 году. За прошедшие годы люминесцентные лампы проникли во многие сферы деятельности людей и сейчас используются практически в каждом магазине или офисе.

Принцип образования электромагнитного излучения в люминесцентных лампах

Люминесцентный источник — это газоразрядная лампа низкого давления, в которой электрический разряд образуется в смеси ртутных паров и инертного газа (обычно аргона). Колба лампы всегда выполняется в виде стеклянного цилиндра 12, 16, 26 или 38 миллиметров в диаметре. Цилиндр может выполняться изогнутым в форме окружности, буквы U или другой сложной фигуры. По обеим сторонам цилиндра к нему герметично припаяны ножки из стекла, с внутренней стороны которых расположены электроды.

По своей конструкции электроды напоминают биспиральное тело ламп накаливания и тоже изготавливаются в виде вольфрамовой нити. В некоторых лампах электроды выполнены в форме триспирали, в которых из биспирали образована новая спираль. С внешней стороны электроды припаяны к цоколю. В прямых и U-образных люминесцентных лампах применяется две разновидности цоколей — G5 и G13 (цифры обозначают расстояние между ножками в миллиметрах).

Подобно лампам накаливания, воздух из колб люминесцентных ламп полностью откачивается штенгелем, впаянным в ножку. После откачивания воздуха в колбу нагнетается инертный газ и вводится небольшая капля ртути (около 30 мг) или сплав ртути с другими металлами (висмут, индий и т.д.). На устанавливаемые в лампах электроды наносится слой из смеси оксидов стронция, кальция, бария, тория для повышения их активности.

Продукция

Потолочный светильник IP20, 18-58 Вт

Потолочный светильник IP20, 36 Вт

Потолочный светильник IP20, 18-58 Вт

Светодиодный светильник IP44, 19-76 Вт

Мы поможем подобрать светильники на ваш объект

Если на лампу подано напряжение, превышающее напряжение зажигания, то между электродами происходит разряд, ток которого должен ограничиваться дополнительными внешними компонентами. Колба лампы заполнена инертным газом, но в ней постоянно находятся ртутные пары, объем которых зависит от температуры самого холодного участка колбы. Частицы ртути ионизируются при разряде быстрее частиц инертного газа, поэтому свечение лампы и проходящий через нее ток определяются именно ртутью.

Меры, обеспечивающие увеличение доли видимого излучения

В ртутных лампах низкого давления доля излучения составляет не более двух процентов от мощности самого разряда, а светоотдача разряда — лишь 5–7 лм/Вт. Однако больше половины мощности разряда преобразуется в ультрафиолет с волнами длиной 254 и 185 нм. Из курса физики известно, что при сокращении длины волны излучения увеличивается энергия этого излучения. С помощью люминофоров можно преобразовать одно излучение в другое, причем в соответствии с законом сохранения энергии преобразованное излучение будет менее энергичным, чем первоначальное. Этим путем ультрафиолет можно преобразовать в видимое излучения, применяя люминофоры, а обратное преобразование невозможно.

Изнутри цилиндрическая колба покрыта слоем специального вещества – люминофора, который преобразует ультрафиолетовые лучи ртутных паров в видимый свет. Чаще всего в люминесцентных лампах в качестве люминофора применяется галофосфат кальция с добавлением марганца и сурьмы. При попадании на такой люминофор ультрафиолетовых лучей он начинает светиться сплошным белым светом различных тонов. Излучение люминофора имеет сплошной спектр с двумя максимумами — 480 и 580 нм. Первый максимум зависит от доли сурьмы в люминофоре, а второй — марганца. Изменение содержания этих веществ позволяет получать белый свет различных тональностей цвета — от теплых оттенков до оттенков дневного света.

Корректировка цветопередачи

В 70-е годы прошлого века начался выпуск ламп с тремя люминофорами, обладающими максимумами спектра излучения в синей, зеленой и красной областях (450, 540 и 610 нм, соответственно). Эти люминофоры изначально создавались для кинескопов цветных телевизоров, и с их помощью формировалась качественная передача цветов. Совместное применение трех люминофоров дало возможность и в лампах добиться улучшения цветопередачи и светоотдачи по сравнению с применением одного люминофора. Однако такие люминофоры имеют довольно высокую стоимость по сравнению с традиционными, что обусловлено применением в них редких химических элементов — европия, тербия и церия. Поэтому до сих пор чаще всего в люминесцентных лампах используются традиционные люминофоры на основе галофосфата кальция.

Читайте так же:
Кнопка выключатель с сигнальной лампой

Лампы

В люминесцентных лампах электроды являются как источниками, так и приемниками электронов и ионов, которые обеспечивают протекание электрического тока через разрядный промежуток. Для попадания электронов в разрядный промежуток они должны нагреваться до 1100–1200 градусов. При таких высоких температурах вольфрам излучает слабое свечение вишневого оттенка, а его испарение очень незначительно. Для повышения числа электронов электроды покрываются слоем активирующего состава, имеющим значительно меньшую термостойкость, чем вольфрам, и в процессе работы слой распыляется и оседает на внутренних стенках колбы. Главным образом именно этот процесс распыления активирующего слоя определяет продолжительность службы ламп.

Потребность в разноразмерных колбах

Для повышения эффективности разряда, то есть для максимального излучения ртутного ультрафиолета, нужно поддерживать необходимую температуру самой колбы, для чего в каждом конкретном случае подбирается диаметр колбы. Все лампы имеют приблизительно равную плотность тока, исчисляющуюся отношением величины тока к площади сечения колбы, поэтому лампы разной мощности в одинаковых колбах обычно работают при одинаковых номинальных токах. Снижение напряжения на лампе пропорционально ее длине, а так как мощность является произведением величины тока на напряжение, то при равном диаметре колб мощность ламп пропорциональна их длине. У ламп мощностью 36–40 Вт длина колбы равна 1210 мм, а у ламп мощностью 18–20 Вт — 604 мм.

Укорачивание ламп и последующее достижение необходимых мощностей за счет повышения разрядного тока не оправдывает себя, так как при этом повышается температура колбы, что ведет к повышению давления ртутных паров и снижению светоотдачи ламп. Производители ламп уменьшают их общую длину с помощью изменения формы ламп, изготавливая U-образные или кольцевые лампы. Уже в 50-е годы ХХ века в СССР изготавливались U-образные лампы мощностью 30 Вт с диаметром колбы 26 мм и мощностью 8 Вт с диаметром колбы 14 мм.

Полностью устранить проблему снижения размеров ламп получилось лишь в 80-е годы с началом применения люминофоров, которые допускают использование высоких электрических нагрузок. Колбы люминесцентных ламп стали изготавливать из трубок с диаметром 12 мм и изгибать их, уменьшая этим общую длину ламп. Началось производство компактных люминесцентных ламп, по конструкции и принципу работы не отличающихся от линейных ламп.

Виды балласта

Наибольшее распространение получили электромагнитная и электронная реализация балласта. Расскажем подробно о каждой из них.

Электромагнитная реализация

В этом варианте работа основывается на индуктивном сопротивлении дросселя (он подключается последовательно лампе). Вторым необходимым элементом является стартер, регулирующий процесс, необходимый для «зажигания». Этот элемент представляет собой компактных размеров лампу, относящуюся к категории газоразрядных. Внутри ее колбы имеются электроды, изготовленные из биметалла (допускается один из них делать биметаллическим). Подключают стартер в параллель к лампе. Ниже показаны два варианта ПРА.

Индуктивно-емкостная (1) и индуктивная реализация (2)

Индуктивно-емкостная (1) и индуктивная реализация (2)

Работа осуществляется по следующему принципу:

  • при поступлении напряжения внутри лампы стартера производится разряд, что приводит к разогреву биметаллических электродов, в следствие чего они замыкаются;
  • замыкание электродов стартера приводит к возрастанию рабочего тока в несколько раз, поскольку его ограничивает лишь внутренне сопротивление катушки дросселя;
  • в следствие повышения уровня рабочего тока лампы, разогреваются ее электроды;
  • стартер остывает, и его электроды из биметалла размыкаются;
  • размыкание цепи стартером приводит к возникновению в катушке индуктивности импульса высокого напряжения, благодаря которому происходит разряд внутри колбы источника, что приводит к его «зажиганию».

После перехода осветительного прибора в штатный режим работы, напряжение на нем и стартере будет меньше сетевого примерно в половину, что недостаточно для срабатывания последнего. То есть он будет находиться в разомкнутом состоянии и не оказывать влияние на дальнейшую работу осветительного устройства.

Такой тип балласта отличается простотой реализацией и низкой стоимостью. Но не следует забывать о том, что данный вариант пускорегулирующих устройств обладает рядом недостатков, таких как:

  • на «зажигание» уходит от одной до трех секунд, причем, в ходе эксплуатации это время будет неуклонно расти;
  • источники с электромагнитным балластом мерцают в процессе работы, что вызывает усталость глаз и может стать причиной головной боли;
  • расход электроэнергии у электромагнитных устройств значительно выше, чем у электронных аналогов;
  • в процессе работы дросселем издается характерный шум.

Эти и другие недостатки электромагнитных пусковых устройств для ЛДС привели к тому, что в настоящее время такие ПРА практически не применяются. Им на смену пришли «цифровые» и аналоговые ЭПРА.

Электронная реализация

Балласт электронного типа, по своей сути, является преобразователем напряжения, при помощи которого осуществляется питание ЛДС. Изображение такого устройства показано на картинке.

Фото электронного устройства для подключения двух ЛДС

Фото электронного устройства для подключения двух ЛДС

Существует множество вариантов реализации электронных балластов. Можно представить характерную для многих устройств этого типа общую блок- схему, которая за небольшими исключениями, используется во всех ЭПРА. Ее изображение представлено на рисунке.

Блок-схема типичной реализации ЭПРА

Блок-схема типичной реализации ЭПРА

Многие производители добавляют в устройство блок коррекции коэффициента мощности, а также схему управления яркостью.

Существует два наиболее распространенных способа запуска источников, представляющих собой ЛДС, при помощи электронной реализации балласта:

  1. перед подачей на катоды ЛДС зажигающего потенциала их предварительно подвергают разогреванию. Благодаря высокой частоте поступающего напряжения, достигается две задачи: существенное увеличение КПД и устраняется мерцание. Заметим, что в зависимости от конструкции балласта, зажигание может быть моментальным или постепенным (то есть яркость источника будет постепенно нарастать);
  2. комбинированный метод, он характерен тем, что в процессе «зажигания» принимает участие колебательный контур, который должен войти в резонанс до того, как в колбе ЛДС произойдет разряд. Во время резонанса происходит повышение напряжения, поступающего на катоды, а рост тока обеспечивает их подогрев.
Читайте так же:
Включить тремя выключателями свою лампочку

В большинстве случаев при комбинированном методе запуска схема реализована таким образом, что нить накала катода ЛДС (после последовательного подключения через емкость) представляет собой часть контура. Когда происходит разряд в газовой среде люминесцентного источника, это приводит к изменению параметров колебательного контура. В результате он выходит из состояния резонанса. Соответственно, происходит падение напряжения до штатного режима. Пример схемы такого устройства показан на рисунке.

Схема простой электронной реализации баланса для ЛДС мощностью 18Вт

Схема простой электронной реализации баланса для ЛДС мощностью 18Вт

В данной схеме автогенератор построен на двух транзисторах. На ЛДС поступает питание с обмотки 1-1 (которая является повышающей у трансформатора Тр). При этом такие элементы как емкость С4 и дроссель L1 являются последовательным колебательным контуром, с резонансной частотой, отличной от генерируемой автогенератором. Подобные схемы электронного балласта широко распространены во многих бюджетных настольных светильниках.

Видео: как сделать балласт для ламп

Говоря об электронном балласте, нельзя не упомянуть про компактные ЛДС, которые рассчитаны под стандартные патроны Е27 и Е14. В таких устройствах балласт встроен в общую конструкцию.

Установленный внутри источника электронный балласт

Установленный внутри источника электронный балласт

В качестве примера реализации ниже показана схема балласта энергосберегающей ЛДС Osram мощностью 21Вт.

Схема балласта для компактной ЛДС Osram

Схема балласта для компактной ЛДС Osram

Необходимо заметить, что в связи с особенностями конструкции, к электронным элементам таких устройств предъявляются серьезные требования. В продукции неизвестных изготовителей, может использоваться более простая элементная база, что становится частой причиной выхода компактных ЛДС из строя.

Отличие светодиодных ламп от энергосберегающих компактных люминесцентных

От ламп накаливания бытовые потребители постепенно отказываются, и применяют их всё реже и реже. Сначала их заменили компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Они потребляют электроэнергии в 5 раз меньше, при той же яркости. То есть люминесцентной лампой в 20 Вт можно заменить 100 Вт лампу накаливания. За это их прозвали энергосберегающими.

image

Интересно

Светодиодные лампы фактически тоже относятся к энергосберегающим, но в народе такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами, хотя энергию они сберегают не так как светодиодные. В статье предлагаю не отклоняться от народных названий.

Состав

Энергосберегайки представляют собой компактный вариант классической трубчатой люминесцентной лампы, которые выпускаются под штырьковые цоколя g5 и g13, обычно различаются по толщине трубки (t5, t8). Компактность достигнута за счёт скручивания трубки в форме спирали. Тогда при том же принципе действия вы получаете источник света по размеру и цоколю повторяющий распространённые лампы накаливания.

Наиболее востребованы модели ламп с цоколями E14 и E27.

  • цоколя;
  • корпуса;
  • электронного балласта;
  • колбы.

В свою очередь колба наполнена парами ртути и её внутренние стенки покрыты люминофором, от его состава зависит цветовой спектр и цветовая температура.

Светодиодные лампы в зависимости от годов выпуска строились с использованием разных конструктивных и схемотехнических решений, типах светодиодов. Ранние модели выпускали с 5 мм светодиодами, позже их заменили SMD светодиоды, такие как вы могли встретить на светодиодной ленте.

Последние новации – это филаментные нити, они состоят из светодиодных кристаллов, расположенных на сапфировом стекле или другом диэлектрическом материале, равномерно покрыты люминофором, что создает иллюзию светящейся нити. Внешне такие лампы похожи на лампы накаливания – у них прозрачная стеклянная колба и нет пластика в корпусе.

  • цоколь;
  • пластиковый или металлический корпус;
  • источник питания;
  • металлическая плата со светодиодами;
  • светорассеивающая колба.

Первое отличие люминесцентных энергосберегаек от светодиодных в используемых источниках света: трубка с парами ртути против полупроводниковых кристаллов.

Яркость и мощность

  • Потребляемая мощность, Вт;
  • Световой поток, Лм;
  • Цветовая температура, К.

Для сравнения давайте рассмотрим световой поток от ламп разной конструкции

image
Лампа накаливания в зависимости от особенностей исполнения может выдавать до 20 Лм на 1 Ватт потребляемой мощности, при этом чаще всего это порядка 10-17 Лм/Вт.
Люминесцентная лампа выдает от 40 до 70 Лм/Вт. Стоит сказать, что несмотря на снижение популярности этих источников света инженеры улучшают эти показатели и встречаются публикации о том, что достигнуто порядка 100 Лм/Вт, но в продаже я таких не встречал.

Светодиодные лампы светят еще ярче – 80-120 Лм/Вт. За последнее десятилетие этот показатель вырос в разы, а цена снизилась еще больше. Это и есть причиной успеха LED-продукции на рынке.

Отсюда следует, что при работе наибольший нагрев у ламп накаливания (более 100 градусов), на втором месте энергосберегающие лампы (60-80 градусов), самые холодные лампы – светодиодные (30-40 градусов). Это связано с разницей в КПД, при работе светодиодных ламп в тепло выделяется наименьшее количество энергии.

Ресурс и потеря яркости

30000-50000 часов – средний срок службы светодиодных ламп. Но он значительно зависит от условий эксплуатации. Например, если LED-источник света работает в жарких условиях, то срок может снизиться в 2 и больше раз.

10000 – часов работают люминесцентные лампы. Но это тоже не статическая величина, встречаются случаи, когда они перерабатывают свой ресурс или наоборот – сгорают преждевременно.

Основная причина выхода из строя компактных люминесцентных ламп – частое включение и выключение, тогда как те лампы, что включены круглосуточно обычно переживают ресурс в разы. Это связано с принципом работы, об этом немного позже.

На длительность срока эксплуатации влияет и система питания. К слову, люминесцентные лампы с электромагнитным балластом (дросселем) лампы работают в два раза меньше чем с электронным. Но в компактных энергосберегающих лампах используется только электронный балласт (ЭПРА).

1000 часов светят лампы накаливания. Срок службы сократится, если лампу часто включают и выключают или она работает в условиях с повышенной температурой и вибрацией. Удары и сотрясения лампочки могут повредить спираль, и она оборвется.

Вывод: светодиоды имеют наибольший ресурс среди перечисленных аналогов. Светодиодные лампы не боятся частых включения и выключений – это позволяет их применять в коридорах, туалетах и кладовых.

Читайте так же:
Как устранить моргание светодиодной лампы с выключателем с подсветкой

Снижение яркости ламп со временем

Лампы накаливания уверено выдают свои люмены на протяжении всего срока службы, возможно снижение до 7%. Основной причиной снижения яркости является загрязнение колбы и плафона светильника.

Энергосберегающие лампочки, как и любые типы люминесцентных ламп, имеют свойство стареть. И световой поток снижается до 50% к концу срока службы. Это связано со старением люминофора, его выгоранием, износом электродов. Вы могли заметить, что старые ЛЛ часто чернеют у концов трубки, это признак скорой замены.

Светодиодные лампы выдают заявленный световой поток не постоянно. Световой поток снижается до 15% уже через 25000, что значительно дольше, чем у энергосберегающих ламп, за это время вы замените две таких, а светодиодная будет продолжать работать. На яркость также влияет и температура. Если лампа перегревается, то световой поток падает до 80% от номинального в течении 2-3 минут. При длительном перегреве кристалл светодиода деградирует и может сгореть.

Способ питания

Оба вида ламп требуют особого подхода к питанию. Для этого внутри корпуса расположена схема питания.

Компактные люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы довольно специфичный источник света с точки зрения питания, для их включения нужна схема повышающая напряжение выше напряжения питания в электросети. Ранее для этого использовали дроссель со стартером, теперь электронный пускорегулирующий аппарат (балласт). Внутри колбы газ, на её концах две спирали, напряжение подключается к спиралям (электроды).

Для упрощения понимания процесса розжига я опишу его на примере устаревшей системы пуска, в ЭПРА используемом на энергосберегающих лампах принцип тот же, но подход другой.

image
Так как в выключенном (холодном) состоянии сопротивление между электродами большое, поэтому сначала их разогревают, за это отвечает стартер. Начинается процесс под названием «термоэлектронная» эмиссия, начинают испускаться свободные электроны.
В стартере находится колба с газом, например, неон, и биметаллические контакты, которые в горячем состоянии замыкаются и конденсатор. Ток в 20-50 мА, через колбу с газом разогревают контакты, они замыкаются, а разряд внутри колбы стартера прекращается. Тогда ток, ограниченный реактивным сопротивлением дросселя и спиралей протекает по контуру: Источник питания – дроссель – спираль – стартер – спираль – источник питания.

Спирали разогреваются, а пластины стартера остывают и размыкаются. В результате чего энергия происходит всплеск напряжения достаточный для ионизации газов в колбе лампы, после чего происходит её зажигание, сопротивление между электродами резко снижается. Эти процессы приводят к протеканию тока через колбу и излучению света.

Как вы могли заметить процесс достаточно сложный. Включение лампы усложняется, если спирали износились или деградировал люминофор, а также в холоде. Это большая проблема всех люминесцентных, газоразрядных источников света – включение при морозе. Оно может либо происходить крайне долго или вообще не включиться, если лампа не первой свежести. Да и итоговая яркость в холоде может быть ниже номинальной.

Сейчас отказываются от такого подхода, используют импульсные схемы, которые называют электронным балластом или ЭПРА. Его типовую схему вы видите ниже. Она работает на высокой частоте (десятки кГц), против 50 Гц питающей сети в схеме с дросселем. Это позволяет получить более равномерное и яркое свечение, а также облегчить розжиг лампы и снизить износ электродов.

image

image

Светодиодные лампы

У светодиодов требования к питанию проще, хотя все равно довольно жесткие. Основная задача стабилизировать ток. Источник питания называют драйвера или источником тока, это такой прибор, который стремится поддерживать заданный ток независимо от сопротивления нагрузки. Фактически сопротивление ограничено мощностью драйвера.

В самых дешевых лампах драйвер и стабилизация отсутствует, ток просто снижают балластным сопротивлением до приемлемой величины при условии нормального напряжение в питающей сети. Но напряжение в сети часто отклоняется от нормы и происходят всплески, такие лампы долго не живут, светодиоды сгорают из-за долгой работы при повышенном напряжении питания, или при скачке напряжения. Типовая схема балластного драйвера изображена на фото.

image
image
Недостатки такой схемы – отсутствие стабилизации и гальванической развязки, защиты, недолговечность лампы, высокие пульсации светового потока (если установлен фильтрующий конденсатор низкой емкости).

Преимущества – дешевизна и простота.

Однако в последнее время часто встречаются и бюджетные лампы (до 3-х долларов) с приемлемым импульсным драйвером со стабилизацией тока.

image
Преимущества – гальваническая развязка, возможно наличие защит, стабилизация тока, больший срок службы светодиодов, низкие пульсации света.

Недостатки – относительная дороговизна, при использовании некачественных компонентов драйвер тоже может сгореть.

Утилизация и вред экологии

Основная проблема люминесцентных ламп – использование ртути в колбе, она вредит окружающей среде и здоровью человека, если разобьётся в помещении. Это вызывает большие затраты на утилизацию (для предприятий). Нужно проводить процесс «демеркуризации».

Светодиодные лампы не несут вреда экологии, могут утилизироваться как бытовые отходы, не используются вредные вещества при их изготовлении. При этом существуют компании по их переработки для вторичного производства. Встречаются публикации о том, что отдельные предприятия занимаются переработкой полупроводниковых кристаллов.

Заключение

Подведем итоги и перечислим кратко достоинства и недостатки ламп:

Энергосберегающие люминесцентные:
«–» Проблема утилизации и вред экологии.
«–» Световой поток ниже, чем у светодиодных.
«–» Срок службы 10000, хоть и больше чем у ламп накаливания, но меньше LED-продукции.

«+» Относительная надежность.
«+» Яркость.
«+» Энергопотребление.
«+» невысокая рабочая температура.

Светодиодные:
«–» Цена качественных ламп может доходить до 8-10 долларов.
«–» У низкокачественных ламп плохой цветовой спектр и высокие пульсации.

«+» Энергосбережение.
«+» Яркость.
«+» Долговечность.

Светодиодные лампы тоже энергосберегающие, но по упомянутым причинам такое название закрепилось за компактными люминесцентными лампами. Светодиоды – это актуальный, надежный и популярный источник света. Инженеры лидирующих производителей постоянно занимаются повышением качества света и цветового спектра.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector