Стартеры для люминесцентных ламп: принцип работы

Стартеры для люминесцентных ламп, установленные в системе электромагнитной пускорегулирующей аппаратуры (ЭМПРА), служат для зажигания свечения люминесцентных ламп, подключаемых к сети переменного тока с частотой 50 (60) Гц. Кроме стартера ЭМПРА содержит электромагнитный балласт (дроссель) и конденсатор.

Стартер для люминесцентных ламп представляет собой миниатюрную газоразрядную лампу с тлеющим разрядом. Он состоит из стеклянной колбы, заполненной инертным газом (гелий-водород или неон). Внутри колбы размещаются два электрода. В случае несимметричной конструкции стартера один электрод устанавливается неподвижным, а второй — подвижным. Подвижный электрод изготавливается из биметалла. Большее распространение получила симметричная конструкция стартера, с двумя подвижными биметаллическими электродами.

Принцип работы стартера

Напряжение зажигания стартера должно быть ниже номинального напряжения питающей сети, но выше рабочего напряжения свечения люминесцентной лампы. При подключении схемы запуска к питающей сети, практически все ее напряжение будет приложено к разомкнутым электродам стартера. Под действием этого напряжения в стартере происходит тлеющий разряд. Незначительный ток тлеющего разряда, от 20 до 50 мА, разогревает биметаллические электроды. В результате нагревания они изгибаются, замыкают электрическую цепь, и тлеющий разряд внутри стартера прекращается. Электрический ток по замкнутой контактами стартера цепи, проходит через последовательно соединенные дроссель и катоды люминесцентной лампы, вызывая их подогревание. Величина тока предварительного подогревания катодов лампы, определяемая сопротивлением дросселя, в 1,5 — 2 раза превышает номинальный ток ее рабочего режима.
Время замкнутого состояния электродов стартера определяет длительность подогревания катодов лампы. В результате окончания тлеющего разряда стартера при замкнутых контактах, через определенное время происходит их остывание, разгибание и размыкание биметаллических электродов. Именно это разрывание электрической цепи приводит к возникновению импульса высокого напряжения дросселя, обладающего большой индуктивностью, и зажигает люминесцентную лампу.

Во время работы лампы, сила тока электрической цепи определяется номинальным рабочим током лампы, а падение напряжения питающей сети распределяется между дросселем и лампой на приблизительно равные части. Напряжение на стартере, подключенного параллельно лампе, становится недостаточным для образования тлеющего разряда, следовательно, электроды стартера остаются разомкнутыми в процессе свечения люминесцентной лампы.

Зажигание стартера

На устойчивость зажигания люминесцентной лампы существенное влияние оказывают продолжительность начального подогрева катодов и величина силы тока на них в момент размыкания электродов стартера. Недостаточная сила тока не вызывает в дросселе достаточной величины ЭДС электромагнитной индукции, необходимой для начала работы лампы. Поэтому, если первая попытка размыкания электродов стартера не приводит к зажиганию лампы, то этот процесс автоматически повторяется, пока лампа не засветится. Стандартное время зажигания лампы при электромагнитной системе запуска должно обеспечиваться за время до 10 секунд.

Параллельно к стартеру подключается конденсатор, с емкостью от 0,003 до 0,1 мкФ. Его присутствие обусловлено необходимостью снижения амплитуды радиопомех, наблюдающихся в процессе замыкания и размыкания электродов стартера и лампы. Дополнительно, этот конденсатор снижает амплитуду и увеличивает длительность импульса напряжения, возникающего во время размыкания электродов. При отсутствии или обрыве стартерного конденсатора напряжение на катодах лампы во время размыкания быстро достигает нескольких киловольт, но длительность его воздействия уменьшается. Вероятность зажигания ламп в таких условиях резко уменьшается. Кроме того, подключение конденсатора к стартеру предотвращает сваривание его электродов, возникающее вследствие электрической дуги между ними в момент размыкания.

Конденсатор, компенсирующий индуктивные свойства дросселя, обеспечивает быстрое гашение искр.

Для полного исключения радиопомех, образующихся при зажигании люминесцентной лампы, рекомендуется параллельно лампе установить два, последовательно соединенных, конденсатора с емкостью 0,01 мкФ каждый, с заземлением средней точки.

Надежная работа стартерной системы зажигания лампы зависит от величины напряжения в электрической сети. При уменьшении напряжения возрастает время, затрачиваемое на нагревание биметаллических электродов. С уменьшением напряжения до значений ниже 80% от номинального, электроды стартера перестают контактировать и лампа не зажигается.

Срок службы и замена стартера ↑

За время продолжительного срока службы стартера, напряжение образования тлеющего разряда внутри него снижается. При этом стартеры для люминесцентных ламп могут начинать замыкать контакты электродов при работающей лампе, вызывая ее гашение. Размыкание электродов стартера, как положено, будет вызывать зажигание лампы. Таким образом, происходящий процесс приводит к миганию лампы. Если вовремя не произвести замену неисправного стартера, последствия такого процесса, кроме неприятных зрительных ощущений, приведут к порче лампы, перегреву и выходу из строя дросселя.

Широкий разброс длительности контактирования электродов стартеров зачастую не обеспечивает условий начального прогрева катодов ламп. Зажигание лампе, происходящее после нескольких попыток, снижает срок ее службы. Для снижения вероятности этих негативных явлений рекомендуется своевременно производить замену стартеров и их подбор в светильнике.

Стартер при изготовлении монтируется на диэлектрической панели с двумя контактными соединителями и помещается в пластмассовый или металлический корпус. В этом же корпусе размещается конденсатор небольшой емкости, подключенный параллельно контактам стартера.

Производителями разных стран и компаний выпускаются стартеры 20C-127, 80C-220, S10, S2, FS-2, FS-U, ST111, ST151. Зажигание ламп, подключаемых к сети переменного тока по одиночной или параллельной схеме производится при помощи стартеров, предназначенных для подключения мощных (от 4 до 80 Вт) ламп с напряжением 220 — 240 В (80С-220, S10, FS-U, ST111). В последовательной схеме подключения используются стартеры 20С-127, S2, FS-2, ST151, запускающие лампы мощностью от 2 до 22 Вт, с номинальным напряжением 110 — 130 В.

Стартеры Philips (S 2, S 10, Нидерланды) изготавливаются в огнестойком поликарбонатном корпусе. Они характеризуются высокой надежностью, отсутствием содержания свинца, радиоактивных изотопов и имеют практичный дизайн. Они обеспечивают точное время начального нагрева катодов и достижения максимального напряжения для запуска ламп.

Стартеры Osram (ST 111, ST 151, Россия) обладают невозгораемым диэлектрическим корпусом из макролона и оснащаются фольговым рулонным конденсатором.

В обозначении стартеров, на корпусе обычно указывается номинальная мощность и рабочее напряжение зажигаемых ламп.