Стартер за луминесцентни лампи: устройство, принцип на работа, маркировка + тънкости на избора

Стартерът за луминесцентни лампи влиза в комплектацията на електромагнитен пускорегулатор (ЕМПРА) и е предназначен за запалване на живачна крушка.

Всеки модел, пуснат от определен разработчик, притежава различни технически характеристики, но се използва за осветителна техника, захранвана изключително от мрежа с променлив ток, с пределна честота, непревишаваща 65 Hz.

Предлагаме да разберете как е устроен стартерът за луминесцентни лампи, каква е неговата роля в осветителното устройство. Освен това ще обозначим особеностите на различните пускови устройства и ще разкажем как да изберете нужния механизъм.

Как е устроено приспособлението?

Като цяло стартерът (пусковото устройство) е доста прост. Елементът е представен от малка газоразрядна лампа, способна да формира при ниско налягане на газа и слаб ток тлеещ разряд.

Тази стъклена малогабаритна колба е пълна с инертен газ – смес от хелий или неон. В нея са впоени подвижни и неподвижни електроди от метал.

Всички електродни спирали на крушката са оборудвани с два клемни блока. Една от клемите на всеки контакт е включена във веригата на електромагнитния баласт. Останалите са свързани към катодите на пусковото устройство.

Разстоянието между електродите на пусковото устройство е незначително, затова чрез напрежението на мрежата то лесно може да се пробие. При това се образува ток и се нагряват елементите, влизащи в електрическата верига с определена степен на съпротивление. Именно стартерът влиза в числото на тези елементи.

Конструкциите на стартерите за луминесцентни лампи имат почти идентично устройство: 1 – дросел; 2 – стъклена колба; 3 – живачни пари; 4 – клеми; 5 – електроди; 6 – корпус; 7 – биметален контакт; 8 – инертна газова субстанция; 9 – волфрамови нишки на накал на ЛДС; 10 – капка живак; 11 – разряд на дъгата в колбата (+)

Колбата е разположена вътре в корпуса от пластмаса или метал, изпълняващ ролята на защитен кожух. В някои образци отгоре на капака допълнително има специален наблюдателен отвор.

Най-търсеният материал за производство на блока е пластмасата. Постоянното въздействие на високи температури се понася от специалния състав на импрегнацията — луминофор.

Устройствата се произвеждат с чифт крачета, които играят ролята на контакти. Те са изработени от различни видове метал.

В зависимост от типа на конструкцията електродите могат да бъдат симетрични подвижни или асиметрични с един подвижен елемент. Техните изводи преминават през патрона на лампата.

Паралелно на електродите на колбата е свързан кондензатор с капацитет 0,003-0,1 μF. Това е важен елемент, който намалява нивото на радиосмущенията и също участва в процеса на запалване на лампата.

Задължителна част в устройството е кондензаторът, способен да изглажда екстратоковете и в същото време да разтваря електродите на прибора, извършвайки гасене на дъгата, която възниква между тоководещите елементи.

Без този механизъм има голяма вероятност за спояване на контактите при възникване на дъга, което значително намалява експлоатационния срок на пускателя.

В бита най-популярни са образците на баласти със симетрична система от контакти и електросхема за пускане. Такива образци са по-малко подложени на влиянието на пада на напрежението в електрическата мрежа.

Правилната работа на стартера се обуславя от напрежението на захранващата мрежа. При намаляване на номиналните стойности до 70-80%, луминесцентната лампа може да не светне, тъй като няма да се произведе достатъчно нагряване на електродите.

В процеса на избор на необходимия пускател, като се има предвид конкретния модел лампа за дневна светлина (луминесцентна или ЛЛ), е необходимо допълнително да се анализират техническите характеристики на всеки вид, както и да се определи производителят.

Принцип на работа на апарата

След подаване на мрежово захранване на светотехническия прибор, напрежението преминава през намотките на дросела на ЛЛ и нишката на нагряване, изработена от монокристали на волфрама.

След това се подава към контактите на стартера и образува между тях тлеещ разряд, като при това се възпроизвежда светене на газовата среда чрез нейното нагряване.

Тъй като в устройството има още един контакт – биметален, той също реагира на промените и започва да се огъва, променяйки формата си. По този начин този електрод затваря електрическата верига между контактите.

Големината на тока на образувания тлеещ разряд варира от 20 до 50 mA, което е напълно достатъчно за нагряване на биметалния електрод, който отговаря за затварянето на веригата (+).

Образуваният в електросхемата на луминесцентния прибор затворен контур пропуска през себе си ток и нагрява волфрамовите нишки, които от своя страна започват да излъчват електрони от своята нагрята повърхност.

По този начин се формира термоелектронна емисия. В същото време се възпроизвежда нагряването на живачните пари, намиращи се в балона.

Образуваният поток от електрони спомага за намаляване на напрежението, приложено от мрежата към контактите на пускателя, приблизително наполовина. Степента на тлеещия разряд започва да спада заедно с температурата на нажежаване.

Плочата от биметал намалява степента си на деформация, като по този начин разкъсва веригата между анода и катода. Течението на тока през този участък спира.

Промяната на неговите показатели предизвиква вътре в дроселната намотка, в проводящия контур, възникване на електродвижеща сила на индукция.

Биметалният контакт моментално реагира чрез създаване на краткосрочен разряд в присъединената към него схема: между волфрамовите нишки на ЛЛ.

Стойността му достига няколко киловолта, което е напълно достатъчно за пробиване на инертната среда от газове с нагряти живачни пари. Между краищата на лампата се образува електрическа дъга, която произвежда ултравиолетово лъчение.

Тъй като такъв спектър на светлината не е видим за човека, в конструкцията на лампата има луминофор, който поглъща ултравиолетовата светлина. В крайна сметка се визуализира стандартен светлинен поток.

При промяна на тока в контура или при пълното му спиране пропорционално настъпват промени в магнитния поток през повърхността на плочата, което ограничава този контур и води до възбуждане в тази схема на ЕДС на самоиндукция

Въпреки това напрежението на пускателя, свързан паралелно на лампата, не е достатъчно за формиране на тлеещ разряд, съответно електродите остават в отворена позиция по време на светене на дневната лампа. След това стартерът не се използва в работната схема.

Тъй като след произвеждане на светене показателите на тока трябва да се ограничат, в схемата се въвежда електромагнитен баласт. Благодарение на своето индуктивно съпротивление той изпълнява ролята на ограничаващо устройство, предотвратяващо повреди на лампата.

Видове стартери за луминесцентни уреди

В зависимост от алгоритъма на работа, пусковите устройства се делят на три основни вида: електронни, термични и с тлеещ разряд. Въпреки че механизмите имат разлики в елементите на конструкцията и в принципите на работа, те изпълняват идентични функции.

Пусково устройство от електронен тип

Процесите, възпроизвеждани в системата на контактите на стартерите, не са управляеми. Освен това значително влияние върху тяхното функциониране оказва температурният режим на околната среда.

Например, при температура под 0°C скоростта на нагряване на електродите се забавя, съответно уредът ще изразходва повече време за запалване на светлината.

Също така при нагряване контактите могат да се запоят един с друг, което води до прегряване и разрушаване на спиралите на лампата, т.е. до нейната повреда.

Повечето модели електронни баласти за луминесцентни лампи са произведени на базата на микросхема UBA 2000T. Този тип устройство позволява да се премахне прегряването на електродите, благодарение на което значително се увеличава експлоатационният живот на контактите на лампата, съответно и периодът на нейната работа.

Дори коректно функциониращите устройства с течение на времето имат свойството да се износват. Те по-дълго запазват нажежаването на контактите на лампата, като по този начин намаляват нейния производствен ресурс.

Именно за отстраняване на този род недостатъци в полупроводниковата микроелектроника на стартерите бяха използвани сложни конструкции с микросхеми. Те дават възможност да се лимитира броят на циклите на процеса на имитация на затваряне на електродите на пускателя.

В повечето представени на пазарите образци, схемотехничното устройство на електронния стартер е съставено от два функционални възела:

• управленска схема;
• високоволтов комутационен възел.

Като пример може да се посочи микросхемата за електронно запалване UBA2000T на фирма PHILIPS и високоволтов тиристор TN22, произведен от STMicroelectronics.

Принципът на работа на електронния стартер се основава на разкъсване на веригата чрез нагряване. Някои образци притежават съществено предимство – опция за режим на изчакване на запалване.

По този начин разкъсването на електродите се извършва при необходимата фаза на напрежението и при условие на оптимални температурни показатели на нагряване на контактите.

Полупроводниковите елементи на електронния баласт трябва да подхождат по ключови работни характеристики, а именно съотношението на стойността на мощността и мрежовото напрежение на свързаното осветително устройство.

Важно е, че при повреди на лампата и неуспешни опити за нейното стартиране, механизмът от този тип се изключва, ако техният брой (опитите) достигне 7. Затова за преждевременна повреда на електронния стартер не може и да става дума.

Веднага след като се замени крушката с изправна, устройството ще може да възобнови процеса на стартиране на луминесцентната лампа. Единственият недостатък на тази модификация е високата цена.

В схема със стартер като допълнителен метод за намаляване на радиосмущенията могат да се използват симетрирани дросели с намотка, разделена на идентични участъци, с равен брой навивки, навити на общо устройство – сърцевина.

Към днешна дата, произвежданите баласти имат сборно-пръчкова конструкция. Изсичането на магнитния провод се извършва от стоманени листове. Като правило, такива дросели имат две симетрични намотки.

Всички области на бобината са свързани последователно с един от контактите на лампата. При включване и двата му електрода ще работят при еднакви технически условия, като по този начин се намалява степента на смущения.

Топлинен тип пусково устройство

Основна отличителна характеристика на топлинните стартери е дългият период на стартиране на луминесцентните лампи. Такъв механизъм по време на работа използва много електричество, което се отразява негативно на неговите енергопотребяващи характеристики.

Топлинният стартер се нарича още термобиметален. Загряването на контактите става с забавяне, което се отразява благоприятно на работата на осветителното устройство в нискотемпературна среда.

По правило този вид се използва при условия на нисък температурен режим. Алгоритъмът на работа съществено се различава от аналозите на други видове.

При изключване на захранването електродите на устройството са в затворено състояние, а при подаване се образува импулс с високо напрежение.

Механизъм на тлеещ разряд

Пусковите механизми, основани на принципа на тлеещия разряд, имат в конструкцията си биметални електроди.

Те са изработени от метални сплави с различни коефициенти на линейно разширение при нагряване на плочата.

Недостатък на стартера за тлеещ разряд е ниското ниво на импулса на напрежение, поради което няма достатъчна надеждност на запалване на луминесцентните лампи.

Възможността за запалване на ламптата се определя от продължителността на предходното нагряване на катодите и от показателите на тока, протичащ през осветителното устройство в момента на прекъсване на веригата на контактите на стартера.

Ако при първото стартиране пускачът не запали лампата, той автоматично ще повтаря опитите, докато лампата не светне.

Ето защо такива устройства не се използват при ниски температурни режими или неблагоприятен климат, например при повишена влажност.

Ако не се осигурява оптимално ниво на нагряване на контактната система, лампата ще отделя много време за запалване или ще бъде повредена. Сподред стандартите на ГОСТ, времето, изразходвано от стартера за запалване, не трябва да надвишава 10 секунди.

Пусковите устройства, които изпълняват функциите си чрез топлинен принцип или тлеещ разряд, задължително се оборудват с дополнително устройство – кондензатор.

Роля на кондензатора в схемата

Както вече беше отбелязано по-рано, кондензаторът се намира в корпуса на приспособлението, успоредно на неговите катоди.

Този елемент решава две ключови задачи:

1. Намалява степента на електромагнитни смущения, създавани в радиочестотния диапазон. Те възникват в резултат на контакта на системата от електроди на пускача и тези, образувани от лампата.
2. Влияе върху процеса на запалване на луминесцентната лампа.

Такъв дополнителен механизм намалява стойноста на импулсното напрежение, формирано при отваряне на катодите на стартера, и увелиава неговата продължителност.

Кондензаторът намалява вероятността от слепване на контактите. Ако в устройството не е предвиден кондензатор, напрежението върху лампата нараства доста бързо и може да достигне до няколко хиляди волта. Такива условия намаляват степента на надеждност на запалването на лампите.

Тъй като използването на потискащо устройство не позволява да се постигне пълно нивелиране на електромагнитните смущения, на входа на схемата се въвеждат два кондензатора, чийто общ капацитет е не по-малък от 0,016 µF. Те се свързват последователно със заземяване на средната точка.

Основни недостатъци на пусковите устройства

Основният недостатък на стартерите е ненадеждността на конструкцията. Отказът на стартовия механизъм провокира фалстарт – визуализират се няколко светкавици преди началото на пълноценния светлинен поток. Такива неизправности намаляват ресурса на волфрамовите нишки на лампата.

Пусковите апарати създават значителни загуби на енергия и понижават КПД на устройството на лампата. Към недостатъците се отнася също зависимостта от напрежението и значителният разброс на времето за задействане на електродите.

При луминесцентните лампи с течение на времето се наблюдава повишаване на работното напрежение, докато при стартера, обратно, колкото по-висок е експлоатационният живот, толкова по-ниско е напрежението на запалване на тлеещия разряд. Така излиза, че включената лампа може да провокира неговото задействане, поради което светлината ще угасне.

Разтворените контакти на пускателя отново запалват светлината. Всички тези процеси се осъществяват за части от секундата и потребителят може да наблюдава само трептене.

Пулсиращият ефект предизвиква раздразнение на ретината на окото, а също така води до прегряване на дросела, намаляване на неговия ресурс и излизане от строя на лампата.

Такива негативни последици се очакват и от значителния разброс на времето на контактната система. Често то не е достатъчно за пълноценно предварително загряване на катодите на лампата.

В крайна сметка уредът светва след извършване на няколко опита, които се съпровождат от увеличена продължителност на преходните процеси.

Ако стартерът е свързан във верига на еднолампова схема, в този случай няма възможност да се намали светлинната пулсация.

С цел намаляване на негативния ефект се препоръчва да се използват такива схеми само в помещения, където са приложени групи от лампи (по 2-3 броя), които трябва да се включат в различни фази на трифазна верига.

Обяснение на маркировъчните обозначения

Общоприета абревиатура за моделите на стартери от местно и чуждестранно производство не съществува. Затова ще разгледаме основите на означенията поотделно.

Декодирането на стойността 90С-220 изглежда така: стартер, който функционира с луминесцентни образци, чиято мощност е 90 W, а номиналното напрежение е 220 V (+).

Съгласно ГОСТ, декодирането на буквено-цифровите стойности [ХХ][С]-[ХХХ], нанесени върху корпуса на уреда, изглежда по следния начин:

• [ХХ] – цифри, показващи мощността на световъзпроизвеждащия механизъм: 60 W, 90 W или 120 W;
• [С] – стартер;
• [ХХХ] – напрежение, използвано за работа: 127 V или 220 V.

За реализиране на запалване на лампи, чуждестранните разработчици произвеждат приспособления с различни обозначения.

Електронният форм-фактор се произвежда от много фирми.

Най-известната на местния пазар е Филипс, която произвежда стартери от следните типове:

• S2 са предназначени за мощност 4-22 W;
• S10 – 4-65 W.

Фирма Осрам е насочена към производството на стартери както за единично свързване на осветителни уреди, така и за последователно. В първия случай това е маркировка S11 с ограничение на мощността 4-80 W, ST111 – 4-65 W. А във втория, например ST151 – 4-22 W.

Произвежданите модели стартери са представени в широк асортимент. Ключовите параметри, които се вземат предвид при избора, са съответстващи стойности на характеристиките на луминесцентните лампи.

На какво да обърнем внимание при избора?

В процеса на избор на пусков механизъм не е достатъчно да се основаваме на името на разработчика и ценовия диапазон, въпреки че и тези фактори трябва да бъдат взети предвид, тъй като показват качеството на уреда.

В този случай печелят надеждните апарати, които са се доказали положително на практика. Струва си да се обърне внимание на следните фирми: Филипс, Силвания и Осрам.

Стартер FS-11 на марката Силвания. Подбира се за луминесцентни лампи с мощност 4-65 W. Може да се използва в мрежа с променлив ток. Работи на принципа на тлеещ разряд.

Основните експлоатационни параметри на стартера се считат следните технически особености:

1. Ток на запалване. Този показател трябва да бъде по-висок от работното напрежение на лампата, но не по-нисък от захранващата мрежа.
2. Основно напрежение. При свързване в еднолампова схема се използва апарат на 220 V, а при двулампова – на 127 V.
3. Ниво на мощност.
4. Качество на корпуса и неговата огнеустойчивост.
5. Експлоатационен срок. При стандартни условия на употреба стартерът трябва да издържа поне 6000 включвания.
6. Продължителност на нагряване на катодите.
7. Тип на използвания кондензатор.

Също така трябва да се вземе предвид индуктивното съпротивление на намотката и коефициентът на изправяне, който отговаря за съотношението на обратното съпротивление към предното при постоянно напрежение.

Допълнителна информация за устройството, работата и свързването на пускорегулиращия механизъм на луминесцентните лампи е представена в тази статия.

Изводи и полезно видео по темата

Помощ при избора на необходим баласт за луминесцентна лампа:

Стартер за луминесцентни уреди: основи на маркировката и конструктивно устройство на апарата:

Теоретично времето на работа на стартера е еквивалентно на живота на лампата, която запалва. Независимо от това, трябва да се има предвид, че с течение на времето интензивността на напрежението на тлеещия разряд намалява, което се отразява на работата на луминесцентния уред.

Производителите обаче препоръчват едновременно да се сменят и стартерът, и лампата. За да придобиете нужната модификация, първоначално трябва да проучите основните показатели на уредите.

Споделете с читателите вашия опит при избора на стартер за луминесцентни лампи. Моля, оставете коментари, задавайте въпроси по темата на статията и участвайте в дискусиите – формата за обратна връзка се намира по-долу.