Dławik do lamp fluorescencyjnych: schemat połączeń

Pomimo zwiększonego zapotrzebowania na źródła światła LED lampy fluorescencyjne są nadal w szczytowym momencie. Wynika to głównie ze względnie niskiego kosztu urządzenia oświetleniowego i stateczników (dalej stateczników) niezbędnych do jego działania. Rozważ funkcjonalny cel i zasadę działania tego drugiego.

Główne funkcje

Luminescencyjne źródła światła nie mogą być podłączone bezpośrednio do sieci elektrycznej. Istnieją następujące powody:

• w celu uzyskania stabilnego wyładowania w lampie fluorescencyjnej konieczne jest wstępne podgrzanie elektrod i przyłożenie do nich impulsu początkowego;
• ponieważ źródła światła typu gazowo-wyładowczego mają ujemny opór różnicowy, charakterystyczny jest dla nich wzrost prądu po wejściu w tryb pracy. Musi być ograniczony, aby zapobiec awarii źródła światła.

Z powodów opisanych powyżej konieczne jest użycie stateczników.

Zasada działania

Rozważmy zasadę działania induktora elektromagnetycznego na przykładzie typowego schematu połączeń lamp typu wyładowczego.

Schemat wskazuje:

• EL - typ lampy wyładowczej (luminescencyjnej);
• SF - rozrusznik, jest to urządzenie składające się z kolby wypełnionej gazem obojętnym, wewnątrz której znajdują się styki wykonane z bimetalu. Kondensator jest zainstalowany równolegle do kolby;
• LL - induktor (elektromagnetyczny);
• spirale lampowe (1 i 2);
• C - kondensator (kompensuje moc bierną), jego pojemność zależy od mocy lampy, tabela odpowiadająca jest pokazana poniżej.

Moc źródła rozładowania gazu (W)	Kondensator pojemnościowy (μF)
15	4,50
18	4,50
30	4,50
36	4,50
58	7,00

Istnieją urządzenia w obwodach, w których nie ma kondensatora kompensacyjnego, jest to niedopuszczalne, ponieważ obciążenie bierne prowadzi do następujących negatywnych konsekwencji:

• występuje wzrost zużycia energii, co prowadzi do wzrostu zużycia energii;
• znacznie skrócił żywotność sprzętu.

Teraz przechodzimy bezpośrednio do zasady działania powyższego typowego schematu. Konwencjonalnie można go podzielić na następujące etapy:

• po podłączeniu do sieci, dławik „LL” - cewka „1” - rozrusznik „SF” - cewka „2” zaczyna przepuszczać prąd, którego siła wynosi od 40 do 50 mA;
• pod wpływem tego procesu gaz obojętny jonizuje się w kolbie rozruchowej, co prowadzi do wzrostu siły prądu i ogrzewania styków bimetalicznych;
• podgrzewane elektrody w rozruszniku zamykają się, co powoduje gwałtowny wzrost siły prądu, do około 600 mA. Dalszy wzrost ogranicza indukcyjność cewki;
• ze względu na zwiększoną siłę prądu w obwodzie spirale są ogrzewane (1 i 2), w wyniku czego emitowane są przez nich elektrony, mieszanina gazów jest podgrzewana, co prowadzi do wyładowania;
• Pod wpływem wyładowania dochodzi do promieniowania ultrafioletowego, które wchodzi do powłoki z luminoforu. W rezultacie świeci w widmie widzialnym;
• kiedy źródło światła jest „zapalane”, jego rezystancja odpowiednio maleje, napięcie na cewce maleje (do 110 V);
• styki rozruchowe fajne i otwarte.

Połączenie tandemowe

Poniższy schemat pokazuje, gdzie dwie świetlówki są połączone szeregowo.

Zasada działania prezentowanego obwodu nie różni się od typowego połączenia, jedyną różnicą są parametry rozruszników. W przypadku połączenia dwulampowego stosowane są rozruszniki o napięciu „przebicia” 110 V (typ S2), w przypadku połączenia jednoprzewodowego - 220 V (typ S10).

Cechy dławików elektromagnetycznych

Mówiąc o cechach stateczników elektromagnetycznych, należy zauważyć, że jedynymi zaletami tych urządzeń są stosunkowo niska cena, prosta obsługa i prosty montaż. Wady klasycznego schematu połączeń są znacznie większe:

• obecność nieporęcznej i „hałaśliwej” przepustnicy;
• startery niestety nie są niezawodne;
• obecność efektu bramkowania (lampa migocze z częstotliwością 50 Hz) powoduje zwiększone zmęczenie osoby, co prowadzi do zmniejszenia jego zdolności do pracy;
• gdy rozruszniki zawodzą, pojawia się fałszywy rozruch, tzn. lampa mruga kilka razy przed „zapaleniem”, co skraca żywotność źródła światła;
• około 25% mocy jest zużywane na statecznik elektromagnetyczny, co powoduje znacznie zmniejszoną wydajność.

Korzystanie ze stateczników elektronicznych pozwala pozbyć się większości powyższych wad.

Elektroniczne urządzenia sterujące (stateczniki elektroniczne)

Masywne stateczniki elektroniczne pojawiły się nie tak dawno, około trzydzieści lat temu, teraz prawie zastąpiły urządzenia elektromagnetyczne. Ułatwiło to wiele zalet w stosunku do klasycznego obwodu przełączającego, wymienimy główne:

• zwiększony strumień świetlny lamp fluorescencyjnych z powodu wyładowań wysokiej częstotliwości;
• brak szumu charakterystycznego dla dławików elektromagnetycznych niskiej częstotliwości;
• ograniczenie efektu bramkowania znacznie rozszerzyło zakres;
• brak fałszywego startu wydłuża żywotność źródeł luminescencyjnych;
• Wydajność może osiągnąć 97%;
• W porównaniu do stateczników typu elektromagnetycznego zużycie energii zmniejsza się o 30%;
• nie ma potrzeby kompensacji obciążenia biernego;
• w niektórych modelach urządzeń elektronicznych można kontrolować moc źródła światła, odbywa się to poprzez regulację częstotliwości w przetwornicy napięcia.

Warto również zauważyć: ze względu na brak nieporęcznego cewki indukcyjnej stało się możliwe zmniejszenie rozmiaru statecznika elektronicznego, co pozwoliło na umieszczenie go w podstawie. To znacznie rozszerza zakres, umożliwiając stosowanie w urządzeniach oświetleniowych zamiast źródeł, w których stosuje się żarnik.

Jako przykład podajemy prosty elektroniczny obwód statecznika, typowy dla większości tanich urządzeń.

Lista elementów:

• rezystory znamionowe: R1 i R2 -15 Ohm, R3 i R4 - 2,2 Ohm, R5 - 620 kOhm, R6 - 1,6 Megahm;
• zastosowane kondensatory: C1 - 47 nF 400 V, C2 - 6800 pF 1200 V, C3 - 2200 pF, C4 - 22 nF, C5 - 4,7 uF 350 V;
• diody: VD1-VD7 - 1N400;
• tranzystory: T1 i T2 - 13003;
• dioda triakowa VS - DB3.

Podsumowując temat stateczników elektronicznych, należy zauważyć - ich istotną wadą jest stosunkowo wysoki koszt urządzeń wysokiej jakości. Jeśli chodzi o tanie modele, niezawodność tych modeli pozostawia wiele do życzenia.

Połączenie bez statecznika

W razie potrzeby gazowe wyładowcze źródła światła można włączyć do zasilacza bez statecznika elektromagnetycznego lub elektronicznego. Schemat takiego włączenia pokazano poniżej.

Aby wdrożyć takie połączenie, potrzebujesz:

• lampa fluorescencyjna - 40 W i lampa żarowa - 60 W (ta ostatnia będzie działać jako statecznik);
• dwa kondensatory 0,47 uF 400 V (pełnią rolę multiplikatora);
• Mostek diodowy KTs404A lub podobny, można zastosować cztery diody o prądzie znamionowym co najmniej 1 A i napięciu impulsu zwrotnego 600 V.

Obwód ten traci parametry w połączeniu z cewką elektromagnetyczną i statecznikami elektronicznymi. Jest podany w celach informacyjnych.