Підключення люмінесцентної лампи
Люмінесцентна лампа значно відрізняється за своїм пристроєм та принципом роботи від звичайної лампочки розжарювання. Колба люмінесцентної лампи заповнена сумішшю газів, яка при іонізації, тобто при підтримці в колбі розряду, що тліє, починає створювати ультрафіолетове світіння. Ультрафіолет не сприймається людським оком, тому для усунення частоти світла у видимий для людини діапазон, внутрішня поверхня колби лампи покривається люмінофором, який і робить світло лампи видимим.
Завдяки застосуванню різних люмінофорів отримують лампи з різною колірною температурою – від дуже холодного до дуже теплого світла. Люмінесцентні лампи ефективніші, ніж лампи розжарювання, тому що в лампах розжарювання майже вся енергія, що підводиться до вольфрамової нитки, витрачається на створення тепла, в той час, як люмінесцентна лампа служить для створення саме світла з вищим ККД. Цим пояснюється популярність люмінесцентних ламп.
Для підключення люмінесцентних ламп до електричної мережі застосовуються спеціальні пускові пристрої, адже для підтримки розряду в колбі такої лампи, що тліє, його необхідно спочатку підпалити, а вже потім підтримувати. Саме тому в класичній схемі підключення люмінесцентної лами присутні крім самої лампи: конденсатор (С1), дросель (L1) та стартер, конструкцію якого ми розглянемо далі. До речі, подібні дроселі називаються ще пускорегулюючими апаратами (ПРА).
Сама лампа має чотири виводи з боків, по два з кожного боку колби. Так зроблено тому, що для успішного запалення розряду, електроди, що підтримують потім постійний розряд, що тліє, повинні бути спочатку розігріті, щоб і газ поблизу них також підігрівся.
Для цього електроди з кожного бокуколби виготовляються у формі вольфрамових ниток, які на початку пуску та здійснюють розігрів газу.
У момент включення, дросель і стартер служать для формування пускового кидка напруги, завдяки якому відбувається запалювання газу лампи. Як дросель, так і стартер мають обмеження по номіналу лампи, що запускається, і це слід завжди враховувати.
Докладно розглянемо етапи запуску люмінесцентної лампи при її включенні в мережу за класичною схемою.
При замиканні вимикача, в пусковому ланцюгу лампи починає збільшуватися струм, він обмежений дроселем L1, що представляє реактивний опір змінному струму, вольфрамовими нитками електродів лампи, які ще не нагрілися, і розрядом, що тліє в стартері.
Класичний стартер є маленькою неоновою лампою, що має біметалічний електрод, між електродами стартера спочатку і виникає розряд, що тліє. Паралельно електродам стартера додатково припаяний мініатюрний конденсатор, що покращує умови виникнення розряду в люмінесцентній лампі.
Коли тліючий розряд усередині стартера розігріє його біметалеву пластину, відбудеться замикання пластин усередині стартера накоротко, розряд, що тліє, припиниться, і загальний опір самого стартера тепер мінімальний. Дросель тепер накопичує більше енергії, а через вольфрамові електроди тече струм значно більший, ніж на початку, тому електроди з боків колби починають прогрівати газ усередині люмінесцентної лампи.
Вигнутий електрод стартера починає остигати, і відбувається розмикання його контактів. У цей момент відбувається різкий кидок ЕРС самоіндукції на дроселі, і в люмінесцентній лампі виникає дуга, оскільки напруга кидкабільше тисячі вольт, і цього достатньо для іонізації всього газу всередині колби. Конденсатор стартера (C2) стабілізує напругу в момент кидка так, що газ встигає іонізуватися.
Через падіння напруги на дроселі, стартер тепер не спрацьовує, і в лампі встановлюється тліючий розряд. Конденсатор C1 забезпечує підвищення коефіцієнта потужності (косинусу фі) системи в цілому, так як дросель разом з ним утворюють ланцюг реактивного навантаження для змінного струму мережі живлення.
Незважаючи на простоту реалізації класичної схеми, її надійність та низьку вартість, є в ній і низка недоліків. Насамперед це: витрата енергії в дроселі і, згодом, погіршення його стану, починається гучний гул. Крім того, при включенні за класичною схемою має місце мерехтіння світла з частотою 50 Гц, що не завжди бажано, до того ж запуск при низьких температурах дуже проблематичний.
Заради справедливості варто відзначити, що є і альтернативний спосіб включення люмінесцентних ламп – із застосуванням так званого електронного баласту, що є ускладненою схемою на напівпровідникових елементах. Такі баласти називаються електронними пускорегулюючими апаратами (ЕПРА), вони більш технологічні, а термін служби ламп із застосуванням їх значно продовжується. Тут лампа живиться вже високочастотною напругою (понад 20 кГц), і ефективність її роботи ще вища. Сучасні електронні пускорегулюючі апарати мають особливу схему безпечного плавного пуску, високої економічності, малих габаритів і підвищеної надійності.