Включение двух люминесцентных ламп. Подключаем сгоревшую люминесцентную лампу
Недавно посмотрел на целую коробку сгоревших энергосберегающих ламп, в основном с хорошей электроникой, но перегоревшими нитями накала люминисцентной лампы, и подумал – надо куда-то всё это добро применить. Как известно, ЛДС со сгоревшими нитями накала надо питать выпрямленным током сети с использованием бесстартерного устройства запуска. При этом нити накала лампы шунтируют перемычкой и на который подают высокое напряжение для включения лампы. Происходит мгновенное холодное зажигание лампы, резким повышением напряжения на ней, при пуске без предварительного подогрева электродов.
И хотя зажигание с холодными электродами является для более тяжелым режимом, чем включение обычным образом, этот метод позволяет ещё долгое время использовать люминисцентную лампу для освещения. Как известно, зажигание лампы с холодными электродами требует повышенного напряжения до 400...600 В. Реализуется это простым выпрямителем, напряжение выхода которого будет почти в два раза выше входного сетевого 220В. В качестве балласта устанавливается обычная маломощная лампочка накаливания, и хотя использование лампы вместо дросселя снижает экономичность такого светильника, если использовать лампы накаливания на напряжение 127 В и её включить в цепь постоянного тока последовательно с лампой, то будем иметь достаточную яркость.
Диоды любые выпрямительные, на напряжение от 400В и ток 1А, можно и советские коричневые КЦ-шки. Конденсаторы так-же с рабочим напряжением не менее 400В.
Данное устройство работает как удвоитель напряжения, выходное напряжение которого приложено к катоду - аноду ЛДС. После зажигания лампы устройство переходит в режим двуполупе-риодного выпрямления с активной нагрузкой и напряжение одинаково распределено между лампами EL1 и EL2, что справедливо для ЛДС мощностью 30 - 80 Вт, имеющих рабочее напряжение в среднем около 100 В. При таком включении схемы, световой поток лампы накаливания будет составлять примерно четверть от потока ЛДС.
Для люминисцентной лампоы мощностью 40 Вт необходима лампа накаливания 60 Вт, 127 В. Ее световой поток составит 20 % от потока ЛДС. А для ЛДС мощностью 30 Вт можно применить две лампы накаливания на 127 В по 25 Вт каждая, включив их параллельно. Световой поток этих двух ламп накаливания - около 17 % светового потока ЛДС. Такое увеличение светового потока лампы накаливания в комбинированном светильнике объясняется тем, что они работают при напряжении, близком к номинальному, когда их световой поток приближается к 100 %. В то же время, при напряжении на лампе накаливания около 50 % от номинального, их световой поток составляет всего лишь 6,5 %, а потребляемая мощность - 34 % от номинальной.
Наводил осенью в гараже порядок и нашёл три старые сгоревшие люминесцентные лампы. Маркировка - FL18S/D (рис.1 ), длинна около 60 см, диаметр 26 мм. У одной уже люминофор начал осыпаться внутри трубки, а две внешне ещё целые. Решил вспомнить молодость и сделать светильник для гаражного верстака, зажигая лампу от выпрямителя-удвоителя сетевого напряжения 220 В.
Схему эту встречал в журналах «Юный техник» и «Рыбоводство и рыболовство» в разделе про аквариумы – раньше было намного проще найти сгоревшую лампу и спаять четыре диода Д7Ж с двумя конденсаторами МБМ 0,1мкФ (рис.2 ), чем искать дроссель, стартёр и лампу с целыми нитями (есть подобная схема и ). В качестве балласта, берущего на себя излишки напряжения после зажигания люминесцентной лампы, использована обыкновенная лампа накаливания. От сопротивления её нити зависит яркость свечения люминесцентной лампы.
Рис.2
Вначале, конечно, надо проверить лампы на возможность работы в такой схеме. Навесным монтажом был спаян мост из диодов 1N4006, к нему подпаяны плёночные конденсаторы МРР 0,1 мкФ 400 В и разведена вся остальная коммутация. Лампу накаливания поставил мощностью 40 Вт. Первая же трубка засветилась без проблем (рис.3 ), вторая внешне целая не захотела работать, зато та, что была отбракована из-за осыпания люминофора, тоже засветилась, но только после замены 40-ваттной лампы накаливания на 60-тиваттную.
Рис.3
Так, хорошо, теперь дело за корпусом. Светильник планировал поставить в гараже над верстаком, поэтому корпус нужен крепкий и желательно такой, чтобы закрывал лампы сверху и спереди от случайного удара – гараж, всё-таки…
Порывшись в обрезках, оставшихся от разных строительных ремонтов, нашёл кусок металлического профиля достаточной длины и шириной-глубиной 49х39 мм (стандарт, наверное, «50х40»). Примерно то, что надо, хотя жаль, что он узкий – был бы широкий, можно было бы обе рабочие лампы закрепить. Впрочем, нет, не жаль – всё равно гнёзд для установки люминесцентной лампы только два (рис.4 ).
Рис.4
Примерно представив, где, что и как будет располагаться внутри «профиля», оказалось, что его длина избыточна и даже если устанавливать дополнительный патрон для лампы накаливания, достаточно длины 1,05-1,1 метра. Отрезаю излишки, а также выпиливаю из 16-тимиллиметровой плиты ДСП два прямоугольника размерами 48х37 мм для установки их в торцах короба (рис.5 и рис.6 ).
Рис.5
Рис.6
Затем установка всех гнёзд и патронов для ламп на уголки из пластика (тоже остатки от ремонта) и крепление их «по месту» винтами и гайками на 3 мм (рис.7 )
Рис.7
На рис.8 видно, как это смотрится с лампами, а на рис.9 показано, как выглядят шляпки винтов с обратной стороны «профиля» - они почти не выступают и при надобности, сверху можно прикрепить деревянный брусок.
Рис.8
Рис.9
Диоды с конденсаторами распаяны на куске одностороннего фольгированного стеклотекстолита с оставленными на нём четырьмя участками фольги (рис.10 ). Крепится эта «плата» к задней стенке «профиля» при помощи винта М3 (рис.11 ). На передней стенке установлен сетевой выключатель. Электрическая разводка выполнена изолированным проводом в дополнительной тканевой изоляции – название не знаю, провод нашёл, как вы уже догадываетесь, тут же в гараже. Сетевой провод заходит через отверстие в боковой вставке около выключателя - видно в верхнем правом углу на рисунке 11 .
Рис.10
Рис.11
Электронная схема светильника в настройке не нуждается, если же он не всегда сразу загорается после включения, можно коснуться или провести рукой по поверхности люминесцентной лампы. Если кажется, что лампа накаливания светит избыточно ярко и при этом ещё нагревает корпус, то можно попробовать заменить её на более мощную – при этом она будет светить более тускло (рис.12 ), а люминесцентная ярче, но у последней при этом уменьшится срок службы (если, конечно, можно говорить о «сроке службы» лампы с перегоревшей нитью).
Рис.12
Была ещё проверена лампа ЛБ-15 1984 года выпуска, найденная дома, но она не захотела работать ни при каких условиях. Зато был проведён такой эксперимент – светильник с лампой FL18S/D был подключен к сети 220 В через ЛАТР и после его зажигания напряжение питания было уменьшено примерно до 100 В. При этом лампа накаливания сильно потускнела, а люминесцентная лампа светила почти без изменений - достаточно хорошее свойство для применения в гараже, где напряжение 220 В очень нестабильное.
Андрей Гольцов, г. Искитим
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VD1-VD4 | Выпрямительный диод | 1N4006 | 4 | или 1N4007 |
Предлагаем два варианта подключения люминисцентных ламп, без использования дросселя.
Вариант 1.
Все люминесцентные светильники, работающие от сети переменного тока (кроме светильников с высокочастотными преобразователями), излучают пульсирующий (с частотой 100 пульсаций в секунду) световой поток. Это действует утомляюще на зрение людей, искажает восприятие вращающихся узлов в механизмах.
Предлагаемый светильник собран по общеизвестной схеме электропитания люминесцентной лампы выпрямленным током, отличающейся введением в нее конденсатора большой емкости марки К50-7 для сглаживания пульсаций.
При нажатии на общую клавишу (см. схему 1) срабатывает кнопочный выключатель 5В1, подсоединяющий светильник к электросети, и кнопка 5В2, замыкающая своими контактами цепь накала люминесцентной лампы ЛД40. При отпускании клавиш выключатель 5В1 остается включенным, а кнопка SВ2 размыкает свои контакты, и от возникающей ЭДС самоиндукции лампа зажигается. При вторичном нажатии на клавишу выключатель SВ1 размыкает свои контакты, и светильник гаснет.
Описание включающего устройства не привожу из-за его простоты. Для равномерного износа нитей накала лампы полярность ее включения следует менять примерно через 6000 часов работы.Световой поток, излучаемый светильником, практически не имеет пульсаций.
Схема 1. Подключения люминисцентной лампы с перегоревшей нитью (вариант 1.)
В таком светильнике можно применять даже лампы с одной перегоревшей нитью.
Для этого ее выводы замыкают на цоколе пружинкой из тонкой стальной струны, и лампа вставляется в светильник так, чтобы на замкнутые ножки поступал «плюс» выпрямленного напряжения (верхняя нить на схеме).
Вместо конденсатора марки КСО-12 на 10000 пф, 1000 В может быть использован конденсатор из вышедшего из строя стартера для ЛДС.
Вариант 2.
Основная причина выхода из строя люминесцентных ламп та же, что и ламп накаливания — перегорание нити накала. Для стандартного светильника люминесцентная лампа с такого рода неисправностью, конечно же, непригодна, и ее приходится выбрасывать. Между тем по другим параметрам ресурс лампы с перегоревшей нитью накала часто остается далеко не выработанным.
Одним из способов «реанимации» люминесцентных ламп является применение холодного (мгновенного) зажигания. Для этого хотя бы один из катодов должен об-
ладать эмиссионной активностью (см. схему, реализующую указанный способ).
Устройство представляет собой диодно-конденсаторный умножитель с кратностью 4(см.схему 2). Нагрузкой служит цепь из последовательно соединенных газоразрядной лампы и лампы накаливания. Их мощности одинаковы (40 Вт), номинальные напряжения питания также близки по величине (соответственно 103 и 127 В). Вначале при подаче переменного напряжения сети 220 В устройство работает как умножитель. В результате к лампе оказывается приложенным высокое напряжение, которое и обеспечивает «холодное» зажигание.
Схема 2. Еще один вариант подключения люминисцентной лампы с перегоревшей нитью.
После возникновения устойчивого тлеющего разряда устройство переходит в режим двухполупериодного выпрямителя, нагруженного активным сопротивлением. Эффективное напряжение на выходе мостовой схемы практически равно сетевому. Оно распределяется между лампами Е1.1 и Е1.2. Лампа накаливания выполняет функцию токоограничивающего резистора (балласта) и вместе с тем она используется как осветительная, что повышает КПД установки.
Заметим, что люминесцентная лампа представляет фактически своего рода мощный стабилитрон, так что изменения величины питающего напряжения сказываются главным образом на свечении (яркости) лампы накаливания. Поэтому, когда напряжение сети отличается повышенной нестабильностью, лампу Е1_2 нужно взять мощностью 100 Вт на напряжение 220 В.
Совместное применение двух разнотипных источников света, взаимодополняющих друг друга, приводит к улучшению светотехнических характеристик: уменьшаются пульсации светового потока, спектральный состав излучения ближе к естественному.
Устройство не исключает возможности использования в качестве балласта и типового дросселя. Его включают последовательно на входе диодного моста, например, в разрыв цепи вместо предохранителя. При замене диодов Д226 на более мощные — серии КД202 или блоки КД205 и КЦ402 (КЦ405) умножитель позволяет питать люминесцентные лампы мощностью 65 и 80 Вт.
Правильно собранное устройство не требует наладки. В случае нечеткого зажигания тлеющего разряда либо при отсутствии такового вообще при номинальном сетевом напряжении следует изменить полярность подсоединения люминесцентной лампы. Предварительно необходимо произвести отбор перегоревших ламп для выявления возможности работать в данном светильнике.
В статье рассмотрим ремонт люминесцентных ламп. Несмотря на то, что такой тип лам служит долго, они все-таки выходят из строя. Чтобы понять возможные причины поломки, нужно понимать принцип их действия.
Люминесцентная лампа представляет собой колбу, заполненную инертным газом с добавлением паров ртути. По краям лампы в колбу впаяны по паре электродов, к которым подключены спирали из вольфрама. Нити спиралей люминесцентной лампы похожи на те, что применяются в лампах накаливания. Отличие в том, что поверхность вольфрама покрыта пленкой из щелочных металлов. Это связано с назначением спиралей: их задача – не светить, а выделять в окружающее пространство свободные электроды. Так же работают катоды электронных ламп при разогреве.
Работа лампы разделяется на два этапа: запуск и свечение. При запуске стартер подключает спирали электродов, расположенных по краям лампы, к питающей сети последовательно с дросселем. Нити разогреваются, из них в окружающее пространство выделяются свободные электроны.
Затем стартер размыкает свои контакты и между электродами по краям лампы за счет ЭДС самоиндукции дросселя формируется импульс высокого напряжения. Электроны приходят в движение. Ток через газовый промежуток лампы при работе ограничивается индуктивным сопротивлением дросселя.
На своем пути электроны встречают молекулы инертного газа и ионизируют их. В результате молекулы теряют свободные электроны и становятся положительными зарядами – ионами. Так в лампе поддерживается количество носителей электрического тока.
При встрече с атомами ртути электроны не ионизируют их, а отдают энергию электронам, входящим в его состав. Электроны возбуждаются, переходя на более высокую орбиту. Но это состояние неустойчиво и длится непродолжительное время. Электроны, возвращаясь на свое место, отдают в окружающее пространство энергию в виде ультрафиолетового излучения.
Колба лампы изнутри покрыта люминофором – веществом, способным светиться под воздействием ультрафиолета. Так энергия ультрафиолетового излучения преобразуется в видимый свет, оттенок которого зависит от типа применяемого люминофора.
Ремонт люминесцентных ламп: основные неисправности
Нарушить герметичность лампы можно, только разбив ее. Утечка газов из ее внутренней полости невозможна. Причинами, в результате которых лампы выходят из строя, следующие:
- перегорание нитей накала;
- нарушение покрытия нитей накала;
- обеднение люминофора.
При нарушении свойств люминофорного покрытия лампы изменяется цвет ее свечения или уменьшается его яркость. Восстановить такую лампу невозможно.
При осыпании или выгорании покрытия электродов при запуске выделяется меньшее количество свободных электронов. Лампа не зажигается, при этом видно, что разогрев нитей происходит: по краям лампы наблюдается красноватое свечение, возникающее при замыкании контактов стартера.
Самая частая причина выхода из строя лампы – перегорание нитей накала . Происходит оно по тем же причинам, что и в лампах накаливания. Дополнительно этому способствует осыпание или испарение слоя, покрывающего вольфрам. Металл с обнажившихся участков испаряется, толщина нити уменьшается. При очередном запуске нить рвется. Если перегорел один из двух электродов, лампа уже не запустится, так как прервется цепь запуска через стартер.
Схема для запуска неисправной люминесцентной лампы
Лампу с оборванными нитями накала можно заставить поработать еще. Для этого принципиально изменяется схема ее запуска: стартер и дроссель больше не помогут.
Электронные компоненты в схеме для разных мощностей лампы выбираются из таблицы
| Номинальная мощность, Вт | Конденсаторы С1,С2 | Конденсаторы С3, С4 | Диоды Д1-Д4 |
| 30 | 4 мкФ х 350 В | 3300 пФ | Д226 Б |
| 40 | 10 мкФ х 350 В | 6800 пФ | Д226 Б |
| 80 | 20 мкФ х 350 В | 6800 пФ | Д 205 |
Конденсаторы С1 и С2 – бумажные, металлобумажные или им подобные, С3 и С4 – слюдяные, но выдерживать они должны рабочее напряжение не ниже 350 В, как и предыдущие. Указанные в таблице выпрямительные диоды устарели, вместо них можно использовать современные модели, выдерживающие прямой ток не менее 0,5 А и обратное напряжение – 400 – 600 В.
Схема представляет собой двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения. Рассмотрим принцип ее работы, разделив его на три этапа.
Процесс повторяется с частотой питающей сети. Конденсаторы С3 и С4 предназначены для защиты от помех.
Подробнее про конденсаторы читайте статьи: « » и « «.
Нетрудно заметить, что работает лампа на постоянном токе (направление указано на последнем рисунке красной стрелкой). Поэтому пары ртути постепенно смещаются в сторону одного из электродов, из-за чего лампа светится неравномерно. Чтобы скомпенсировать этот недостаток, электроды лампы меняют местами, переворачивая ее в светильнике. Второй недостаток — частота пульсаций света лампы увеличивается в два раза.
Поэтому метод запуска перегоревших люминесцентных ламп рекомендуется выполнять в познавательных целях, либо для использования их в помещениях, в которых требования к качеству освещения невысоки и свет в них включается редко и на короткое время.