Стартер для люминесцентных ламп: устройство, принцип действия, маркировка и нюансы выбора

Стартер для люминесцентных ламп является частью электромагнитного пускорегулятора (ЭМПРА) и предназначен для инициации работы ртутной лампы.

Каждая модель стартера, созданная разными производителями, имеет свои уникальные параметры. Однако все они предназначены для использования в светотехнике, которая работает только от сети переменного тока с частотой, не превышающей 65 Гц.

Давайте подробнее изучим, как функционирует стартер для люминесцентных ламп и какую роль он играет в освещении. Мы также рассмотрим отличия различных пусковых устройств и дадим советы по выбору подходящего механизма.

Структура устройства

Стартер (пускатель) представляет собой довольно простое устройство. Это небольшая газоразрядная лампа, способная создавать при низком давлении и малом токе тлеющий разряд.

Стеклянная колба заполнена инертным газом, чаще всего смесью гелия или неона. В ней установлены подвижные и неподвижные металлические электроды.

Каждая электродная спираль имеет два клеммных узла. Один из контактов каждой клеммы подключен к цепи электромагнитного балласта, а второй — к катодам стартера.

Расстояние между электродами в стартере небольшое, поэтому его легко пробить напряжением сети. Это приводит к появлению тока и нагреву элементов, входящих в электроцепь, включая стартер.

Устройства стартеров для люминесцентных ламп имеют почти одинаковую конструкцию: 1 – дроссель; 2 — стеклянная колба; 3 – пары ртути; 4 – клеммы; 5 – электроды; 6 — корпус; 7 – биметаллический контакт; 8 – инертный газ; 9 – вольфрамовые нити накала ЛДС; 10 – капля ртути; 11 – разряд дуги в колбе (+)

Колба расположена внутри корпуса, выполненного из пластика или металла, который служит защитным кожухом. Некоторые модели имеют смотровое окно в верхней части.

Чаще всего для производства корпуса используется пластик, что позволяет ему выдерживать высокие температуры благодаря специальному составу пропитки — люминофору.

Установки имеют две ножки, которые выступают в роли контактов и изготовлены из различных металлов.

В зависимости от типа конструкции, электроды могут быть симметричными (подвижными) или асимметричными с одним подвижным элементом. Каждое из вывода проходит через патрон лампы.

К электродам колбы подключен конденсатор с емкостью 0,003–0,1 мкФ. Это компонент, уменьшающий уровень радиопомех и участвующий в процессе зажигания лампы.

Важной частью конструкции является конденсатор, который помогает сгладить экстратоки и, одновременно, размыкает электроды устройства, гася дугу, возникающую между токоведущими элементами.

Без этого механизма возможна спайка контактов при возникновении дуги, что существенно сокращает срок службы стартера.

В домашнем использовании наиболее распространены образцы с симметрическими контактами и схемой пуска, так как они менее подвержены влиянию колебаний напряжения в сети.

Корректная работа стартера зависит от напряжения сети. При снижении номинальных значений до 70–80% люминесцентная лампа может не зажечься, так как не будет достаточного нагрева электродов.

При выборе необходимого стартера для определенной модели лампы дневного света (люминесцентной или ЛЛ) нужно внимательно изучить технические характеристики, а также определиться с производителем.

Механизм работы устройства

Когда подается сеть к светильнику, напряжение проходит через витки дросселя ЛЛ и вольфрамовую нить накала.

Затем оно подводится к контактам стартера, создавая между ними тлеющий разряд, в результате чего газовая среда начинает светиться от нагрева.

Так как в устройстве присутствует еще один контакт – биметаллический, он тоже реагирует на изменения и начинает изгибаться, замыкая электрическую цепь между контактами.

Ток, образованный тлеющим разрядом, колеблется в диапазоне от 20 до 50 мА, что достаточно для разогрева биметаллического контакта, который отвечает за замыкание цепи (+)

Поток электроэнергии создает замкнутый контур, который нагревает вольфрамовые нити, позволяя им излучать электроны.

Таким образом происходит термоэлектронная эмиссия, одновременно нагревая пары ртути в баллоне.

Образованный поток электронов уменьшает напряжение, подаваемое на контакты стартера, примерно вдвое. Это приводит к снижению уровня тлеющего разряда вместе с температурой накала.

Биметаллическая пластина уменьшается в деформации, тем самым размыкая цепь между анодом и катодом. Ток больше не проходит через этот участок.

Изменение характеристик вызывает внутри дросселя, в проводящей цепи, возникновение электродвижущей силы индукции.

Биметаллический контакт незамедлительно реагирует, производя кратковременный разряд в подключенной схеме: между вольфрамовыми нитями ЛЛ.

Это значение может достигать нескольких киловольт, достаточных для пробивания инертной среды газов с нагретыми ртутными парами, и тем самым формируя электрическую дугу, которая производит ультрафиолетовое излучение.

Поскольку этот спектр света невидим для человека, в конструкции лампы предусмотрен люминофор, который поглощает ультрафиолет, создавая видимый световой поток.

При изменении тока в цепи или его полном прекращении изменения магнитного потока на пластине точно так же изменяют характеристики этого контура, вызывая ЭДС самоиндукции.

Однако для стартера, который подключен параллельно лампе, напряжение недостаточно для создания тлеющего разряда, и электроды остаются в разомкнутом состоянии во время работы люминесцентной лампы. После этого стартер больше не участвует в рабочем процессе.

Поскольку после включения освещения необходимо ограничить характеристики тока, в схему вводится электромагнитный балласт. Благодаря своему индуктивному сопротивлению он служит ограничивающим механизмом, предотвращающим повреждение лампы.

Типы стартеров для люминесцентных светильников

В зависимости от принципа действия, пусковые устройства подразделяются на три основные категории: электронные, тепловые и с тлеющим разрядом. Несмотря на конструктивные различия и различные принцип работы, все они выполняют схожие функции.

Электронный пускатель

Процессы, происходящие в системе контактов стартеров, не поддаются управлению. Кроме того, на их работу серьезно влияет окружающая температура.

Например, при температуре ниже 0°C скорость нагрева электрода замедляется, что увеличивает время зажигания света.

При перегреве контакты могут сцепляться, что ведет к повреждению спиралей лампы и ее неисправности.

Большинство электронных балластов для ЛДС основаны на микросхеме UBA 2000T. Это устройство избавляет от перегрева электродов, значительно увеличивая срок службы контактов лампы и её эксплуатационный период.

Даже исправные устройства с временем начинают изнашиваться. Они лучше сохраняют накал контактов, однако это существенно снижает срок их службы.

Для устранения таких недостатков использованы сложные конструктивные решения с полупроводниковыми микросхемами, которые помогают ограничить количество циклов имитации замыкания электродов стартера.

В большинстве моделей, доступных на рынке, электронный стартер состоит из двух функциональных единиц:

• управляющего узла;
• высоковольтного коммутационного узла.

Примером может служить микросхема электронного зажигателя UBA2000T производителя PHILIPS и высоковольтный тиристор TN22 от STMicroelectronics.

Принцип работы электронного стартера заключается в размыкании цепи за счет нагрева. Некоторые модели обладают полезной функцией ждущего режима зажигания.

Таким образом, размыкание электродов происходит в нужной фазе напряжения и при оптимальной температуре нагрева контактов.

Полупроводниковые элементы электронного балласта должны отвечать требованиям по рабочим характеристикам, таким как соотношение мощности и напряжения сети подключенного светильника.

Важно отметить, что в случаях поломки лампы и неудачных попытках её зажигания механизм отключается после 7 попыток. Это исключает возможность быстрого выхода из строя электронного стартера.

При замене лампы на исправную устройство вновь начинает процесс запуска ЛЛ. Единственный минус — это высокая цена данной модели.

В схеме со стартером могут использоваться дополнительно симметрированные дроссели с обмотками, разделенными на равные участки с равным количеством витков, накрученных на общий сердечник, для снижения уровня радиопомех.

На текущий момент современные балласты имеют конструкцию, собранную на основе стержней. Изготовление магнитного провода выполняется из стальных листов. Обычно подобные дроссели включают в себя две симметричные обмотки.

Вся часть катушки соединяется последовательно с одним из контактов лампы. В момент включения оба электрода действуют в одинаковых условиях, благодаря чему уменьшается уровень помех.

Тепловой вид стартера

Основным признаком тепловых зажигателей является продолжительный процесс запуска люминесцентной лампы (ЛЛ). В процессе работы такой механизм потребляет значительное количество электричества, что негативно сказывается на его энергозатратах.

Тепловой стартер также известен как термобиметаллический. Разогрев контактов осуществляется медленно, что положительно влияет на функционирование устройства освещения в условиях низких температур.

Как правило, этот тип стартера используется в условиях с низкими температурами. Процесс его работы заметно отличается от аналогов других типов.

В случае отключения питания электроды устройства находятся в замкнутом состоянии; при подаче составляет высокий импульс напряжения.

Принцип работы тлеющего разряда

Механизмы запуска, использующие принцип тлеющего разряда, имеют в своей конструкции биметаллические электроды.

Эти электроды изготовлены из металлических сплавов с различными коэффициентами линейного расширения при нагреве.

Недостаток зажигателя на основе тлеющего разряда заключается в низком уровне напряжения импульса, что не обеспечивает надежного зажигания ЛЛ.

Способность зажигания лампы зависит от времени предварительного нагрева катодов и величины тока, который проходит через устройство в момент размыкания контактов стартера.

Если при первом запуске стартер не зажигает лампу, он будет продолжать попытки до тех пор, пока источник света не включится.

Из-за этого такие устройства не подходят для эксплуатации в условиях низких температур или в неблагоприятных климатических условиях, например, при высокой влажности.

Если оптимальный уровень нагрева контактной системы не будет обеспечен, лампа может существенно затянуть процесс розжига или даже выйти из строя. В соответствии с ГОСТом, время зажигания, затрачиваемое стартером, не должно превышать 10 секунд.

Стартовые устройства, работающие по принципу тепла или тлеющего разряда, обязательно должны включать дополнительное устройство — конденсатор.

Функции конденсатора в системе

Как упоминалось ранее, конденсатор устанавливается в кожухе устройства параллельно его катодам.

Этот элемент выполняет две основные функции:

1. Снижает уровень электромагнитных помех в диапазоне радиоволн, которые возникают в результате взаимодействия контактов стартера и освещения от лампы.
2. Влияет на процесс зажигания люминесцентной лампы.

Такой дополнительный механизм уменьшает величину импульсного напряжения, возникающего при размыкании катодов стартера, и увеличивает его продолжительность.

Конденсатор также снижает риск слипания контактов. Если в схеме отсутствует конденсатор, напряжение на лампе быстро увеличивается, достигая нескольких тысяч вольт. Это значительно снижает надежность розжига ламп.

Поскольку использование подавляющего устройства не позволяет полностью устранить электромагнитные помехи, на входе схемы устанавливаются два конденсатора с общей емкостью не менее 0,016 мкФ. Они соединяются последовательно с землей средней точки.

Основные недостатки стартеров

Главной проблемой стартеров является ненадежность их конструкции. Неудача запуска приводит к фальстарту — возникает несколько вспышек света до реализации полного светового потока. Такие сбои негативно влияют на ресурс вольфрамовых нитей лампы.

Пусковые аппараты вызывают значительные потери энергии и снижают эффективность лампы. Среди недостатков также стоит отметить зависимость от напряжения и большой разброс времени срабатывания электрических контактов.

У люминесцентных ламп со временем наблюдается повышенное рабочее напряжение, в то время как у стартера, наоборот, течение времени снижает напряжение зажигания тлеющего разряда. Это может привести к тому, что включенная лампа сама провоцирует его срабатывание, что вызовет гасение света.

Замкнутые контакты стартера могут снова зажигать лампу. Все эти процессы проходят за доли секунды, и пользователь может заметить лишь мерцание.

Этот эффект пульсации может вызывать дискомфорт у глаза, а также приводить к перегреву дросселя, сокращая его срок службы и выходя из строя ламп.

Подобные негативные последствия касаются и значительного разброса времени работы контактной системы, что часто оказывается недостаточным для полного предварительного разогрева катодов лампы.

В итоге, устройство зажигается только после нескольких попыток, что сопровождается удлинением процесса.

Если стартер установлен в цепь с одной лампой, то нет возможности устранить световую пульсацию.

Чтобы минимизировать негативные эффекты, рекомендуется применять подобные схемы только в помещениях с группами ламп (по 2-3 штуки), которые необходимо включать в разные фазы трехфазной цепи.

Расшифровка маркировочных значений

Не существует единой аббревиатуры для моделей стартеров как отечественного, так и зарубежного производства. Поэтому рассмотрим основные обозначения по отдельности.

Декодировка значения 90С-220 следующая: стартер, предназначенный для работы с люминесцентными лампами мощностью 90 Вт при номинальном напряжении 220 В (+).

Согласно стандарту ГОСТ, расшифровка буквенно-цифровых значений [ХХ][С]-[ХХХ], указанных на корпусе устройства, выглядит так:

• [ХХ] – цифры, показывающие мощность световоспроизводящего устройства: 60 Вт, 90 Вт или 120 Вт;
• [С] – стартер;
• [ХХХ] – напряжение, необходимое для работы: 127 В или 220 В.

Для зажигания ламп зарубежные производители предлагают устройства с различными обозначениями.

Электронный форм-фактор выпускается многочисленными компаниями.

Наиболее известная на российском рынке — Philips, предлагающая стартеры таких типов:

Компания OSRAM выпускает стартеры как для одиночного подключения освещающих приборов, так и для последовательного. В первом случае маркировка S11 имеет ограничение по мощности 4-80 Вт, ST111 — 4-65 Вт. Во втором случае, например, ST151 — 4-22 Вт.

Ассортимент производимых стартеров весьма разнообразен. Ключевые параметры, которые следует учитывать при подборе, — соответствие характеристикам люминесцентных ламп.

На что обратить внимание при выборе?

При выборе стартового механизма недостаточно ориентироваться только на имя производителя и ценовую категорию, хотя эти факторы тоже имеют значение, так как свидетельствуют о качестве устройства.

Наилучшие результаты показывают надежные устройства, которые зарекомендовали себя на практике. Рекомендуется обратить внимание на такие компании, как Philips, Sylvania, и OSRAM.

Стартер FS-11 от компании Sylvania. Подходит для ламп дневного света мощностью 4-65 Вт. Может быть использован в сети переменного тока. Работает по принципу тлеющего разряда.

Основными эксплуатационными параметрами стартера выступают следующие технические характеристики:

1. Постоянный ток зажигания. Этот показатель должен превышать рабочее напряжение лампы, но быть ниже напряжения в сети.
2. Базовое напряжение. Для подключения в одноламповую систему используется устройство на 220 В, для двухламповой – на 127 В.
3. Уровень мощности.
4. Качество корпуса и его огнеустойчивость.
5. Срок службы. В стандартных условиях стартер должен выдерживать не менее 6000 включений.
6. Длительность разогрева катодов.
7. Тип используемого конденсатора.

Также важно обратить внимание на индуктивное сопротивление катушки и коэффициент выпрямления, отвечающий за отношение обратного сопротивления к прямому при постоянном напряжении.

Дополнительная информация о конструкции, функционировании и подключении пускорегулирующего механизма люминесцентных ламп представлена в данной статье.

Заключение и полезное видео по теме

Помощь в выборе подходящего балласта для лампы дневного света:

Пускатель для люминесцентного освещения: основы маркировки и конструктивные особенности устройства:

Теоретически, срок службы стартера соответствует продолжительности работы лампы, которую он зажигает. Однако стоит учитывать, что с течением времени эффективность напряжения тлеющего разряда уменьшается, что может сказаться на производительности люминесцентного устройства.

Производители рекомендуют одновременно заменять и стартер, и лампу. Для правильного выбора нужной модификации следует сначала ознакомиться с основными характеристиками приборов.

Поделитесь с читателями своим опытом выбора стартера для люминесцентных ламп. Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы по теме статьи и участвуйте в обсуждениях — форма для отзывов находится ниже.