Схемы подключения люминесцентных ламп

Источник - http://www.geocities.com/SiliconValley/Hub/7154/fluor.htm. С добавлениями.

В отличие от широко распространенных в быту ламп накаливания люминесцентные лампы используют в своей работе другой принцип генерации излучения, в результате чего меньше электроэнергии расходуется на тепло и эффективность таких источников света возрастает. Свету люминесцентной лампы при ее изготовлении может быть придан практически любой оттенок (получающиеся типы ламп стандартизованы), что совершенно бесценно для светового дизайна. Срок службы люминесцентных ламп также высок и в бытовых условиях может составлять до нескольких десятков лет. Вместе со всеми преимуществами сдерживает применение этих ламп в быту относительно сложная схема включения в электросеть (подробнее см. ниже), обычно большие габариты и некоторая "официальность" внешнего вида.

Во-первых, схема включения не так уж страшна, как представляется на первый взгляд. Ее наиболее простой (и чаще всего встречающийся в стандартных светильниках) вариант изображен на рисунке справа. Так как люминесцентная лампа – газоразрядное устройство, то для ее включения в сеть требуется ограничитель тока, без которого произойдет лавинное нарастание тока в колбе лампы и, возможно, взрыв (!). Если даже Вам повезет, лампа все равно будет мгновенно испорчена. Для сети переменного тока в качестве ограничителя тока (сопротивления) оптимально подходит катушка индуктивности, то есть обыкновенный дроссель со специальным сердечником (см. рис.). В светотехнической практике дроссели и вообще все приспособления для включения ламп в сеть называют балластами или, более строго, пускорегулирующими аппаратами (ПРА). Тип балласта должен соответствовать типу включаемой лампы, иначе лампа может оказаться перегружена и перегорит намного раньше своего срока.

Выбрать подходящий для Вашей лампы балласт очень просто. Во-первых, уточните мощность лампы (обычно она написана на колбе, для совковых ламп мощность – цифра(ы) после обозначения цвета лампы. Во-вторых, сверьте мощность лампы с обозначением на корпусе балласта (иногда она указана только в маркировке типа ПРА). Советские балласты маркируются одним из двух способов:

1. (Старый).

[Число ламп]УБИ–[Мощность лампы]/[Напряжение сети]–ВПП–[Номер типа]–УХЛ4.

УБИ (УБЕ, УБК, АБИ, АБЕ, АБК) – обозначение разновидности схемы включения ламп;
ВПП (В, ВП, Н, НП, НПП) – конструктивное исполнение ПРА (вид корпуса);
УХЛ4 (У1, У2, ХЛ4, ХЛ3, УХЛ1) – климатическое исполнение ПРА.

Например: 1УБИ–40/220–ВП–063–У4 – ПРА для одной лампы 40 Вт, для сети 220 В.

2. (Новый).

[Число ламп]И[Мощность лампы]А[Номер серии]–[Номер типа]–УХЛ4

И (Е, К) – обозначение вида схемы включения по принципу работы;
А (Н, С) – уровень шума, создаваемого ПРА (А – низкий, Н – нормальный);
УХЛ4 – климатическое исполнение ПРА.

Например: 2И20А01–017–УХЛ4 – ПРА для двух ламп 20 Вт.

Параллельно с лампой и ПРА (правая часть схемы) обычно включают два конденсатора – помехоподавляющий C1 емкостью порядка 0,05 мкФ и компенсирующий C2 (левая часть схемы), емкость которого зависит от типа люминесцентной лампы. В принципе, можно обойтись и без этих конденсаторов, однако без C1 Вы рискуете качеством телеприема в Вашей квартире, а без C2 Вы нерационально используете Вашу электросеть, так как через провода люминесцентного светильника течет удвоенный ток, сдвинутый по фазе относительно напряжения сети на 90°. Конденсатор C2, таким образом, позволяет "вернуть" амплитуду и фазу тока к их необходимым значениям. Зачем это нужно? Дело в том, что без конденсатора C2 люминесцентная лампа мощностью, например, 50 ватт, потребляет из сети такой же ток, как лампа накаливания мощностью 100 ватт. Это означает, что максимально возможная токовая нагрузка на Вашу сеть сокращается, хотя нагрузки по мощности нет – Вы платите лишь за реально потребляемую мощность (50 ватт). Кстати, если Вы используете люминесцентные лампы со схемами без конденсаторов, это обязательно нужно учитывать при расчете электропроводки. Если конденсатор (включенный последовательно либо параллельно остальной схеме) все же используется, в целях электробезопасности параллельно его выводам должен быть подключен резистор 1 МОм.

Для зажигания лампы применяется специальный пускатель – стартер (SF), представляющий собой герметично запаянный биметаллический контакт. В нормальном состоянии он разомкнут и начинает замыкаться только, если на схему подано питание, а лампа EL (схема вверху) не горит. Как только лампа зажигается, напряжение на стартере снизится примерно в 2 – 4 раза, и он возвратится в исходное ("холодное") состояние. Именно стартеры служат причиной знакомого всем раздражающего "мигания" люминесцентных ламп. Если лампа перегорела и уже не зажигается от напряжения сети, стартер начинает непрерывно срабатывать, вызывая "мигания" лампы. Существует два основных типа стартеров, рассчитанных на напряжение сети 127 и 220 В. Несмотря на то, что напряжение сети 127 В уже давно не используется, стартеры на 127 В находят свое применение в так называемых "тандемных", или последовательных схемах включения люминесцентных ламп.

При включении такой схемы в сеть (рис. слева) напряжение на каждом из стартеров составит примерно 110 В, что чуть ниже номинального. Во время и после зажигания ламп EL1, EL2 поведение стартеров будет таким же, как в одноламповой схеме. Зачем нужна "тандемная" схема? А представьте, что Вы хотите осветить люминесцентными лампами небольшую комнату (ванную, прихожую), а в Вашем распоряжении только лампы мощностью 40 ватт и длиной 1,2 м Ж8-( ). Разумеется, можно использовать и лампы 20 ватт (60 см), однако в этом случае число балластов и конденсаторов удвоится, а их будет нужно где-то прятать L … "Тандемная" схема в этом случае – выход из положения.

Большущие недостатки "тандемной" схемы – то, что 1) при перегорании одной из ламп гаснут обе и 2) лампы зажигаются намного дольше, чем в одноламповых схемах. Второе очень даже неприятно, особенно при освещении туалета… Существует самый простой способ преодолеть эту проблему – как следует поискать и найти балласт типа 2УБИ-20/220-060У4, выпускавшийся совковой промышленностью в 70-х годах. Схема его включения изображена слева. В этой схеме используется лишь один стартер на напряжение 220 В, который срабатывает так же быстро, как и в одноламповых схемах, причем число "миганий" ламп также снижается. Очень рекомендую, схема действительно очень удобная (хотя и чуть сложнее стандартной по монтажу), перешел на нее около пяти лет назад и не жалуюсь ;-)

"Мигание" ламп при включении и особенно при их выходе из строя – также один из неприятных моментов, очень заметных на взгляд. Именно поэтому за ~60-летнюю историю люминесцентных ламп было предпринято столько попыток "научить" лампу зажигаться мгновенно. В настоящее время эта проблема полностью решена за счет использования электронных балластов (специальных преобразователей напряжения для питания люминесцентных ламп) или, по крайней мере, электронных стартеров (содержащих микросхему выдержки времени и симистор). Электронные ПРА даже позволяют использовать люминесцентные лампы со светорегуляторами. А что же делать в домашних условиях, где не до роскоши? Возможности тем не менее есть. Вот первая из них.

Можно использовать так называемые бесстартерные схемы (см. рис.), в которых зажигание лампы производится автотрансформатором, встроенным в сам балласт. Подобные ПРА (с маркировками АБИ и АБЕ) выпускались совковой и ближне-зарубежной промышленностью в 60-х – 70-х годах. В таких схемах зажигание лампы происходит практически мгновенно, без миганий, однако перед перегоранием лампа все же неприятно "мерцает" дрожащим светом, что может продолжаться довольно долго. К недостаткам таких схем можно отнести также повышенные габариты, заметный уровень шума, увеличенное энергопотребление.

Несколько раз в различных радиожурналах публиковалась вот какая схема (см. рис.) под названием "Вечная люминесцентная лампа" или что-то вроде того.

или ее варианты

Схема действительно работает даже с перегоревшими лампами, однако не стОит очень обольщаться! "Секрет" схемы состоит в том, что лампа питается постоянным током, а это через 10-12 часов работы приведет к перемещению светящей области к одному из концов лампы. Чтобы все работало нормально, нужно периодически менять местами концы лампы, а это не слишком развлекающее занятие. И второй момент: обратите внимание на лампу накаливания HL (220 В, 15 Вт) в цепи люминесцентной лампы! Вот она-то будет постоянно перегорать, испортив Вам настроение от "вечного" приобретения. К тому же экономичность приведенной схемы довольно смехотворна, так как сэкономленную люминесцентной лампой мощность с удовольствием "съедает" балластная лампа накаливания… На всякий случай я привожу здесь номиналы элементов, однако очень не советую повторять эту схему! И не вздумайте включать все без лампы накаливания! Единственное преимущество такого варианта включения (почему я о нем и вспомнил) – мгновенное зажигание лампы.

Ваша люминесцентная лампа не работает? Не торопитесь ее выбрасывать, как это делают некоторые электрики, снабдившие тем самым автора этих строк безумным количеством новых ламп J . Вполне вероятно, что неисправность прячется среди элементов электрической схемы, да и вообще не забывайте, что даже электроника – наука о плохих контактах… Предлагаю Вашему вниманию краткий вариант составленного мною примерно 10 лет назад (!) путеводитель по неисправностям наиболее часто встречающихся светильников 1 х 11 (7,9) Вт, 1 х 20 (18) Вт, 1 х 30 Вт, 1 х 40 (36) Вт, 1 х 80 (65,58) Вт, 2(4) х 40 (36) Вт, 2 х 22 Вт и 2(4,6) х 20 (18) Вт. Сказанное здесь частично применимо и к другим типам светильников со стартерными схемами.

И еще кое-что важное. Не забывайте, что в обычных схемах люминесцентные лампы работают при температуре воздуха от +5° С. Иначе они будут "мигать"! Это не относится к компактным лампам (до –10°С) и к лампам с бесстартерными или электронными ПРА (до – 15…20°С).