Для чего нужен стартер в люминесцентных лампах

Несмотря на бурное развитие полупроводниковых технологий, люминесцентные лампы (ЛЛ) используются широко. Один из основных узлов, обеспечивающих работу источников света этого типа, – стартер. В этой статье мы разберемся, что такое стартер для ламп, для чего он нужен и как работает.

Что такое стартер

Что это за устройство? Для чего стартер вообще нужен? Чтобы разобраться в этом вопросе, выясним, что такое люминесцентная лампа, как она работает и чем отличается от источников света других типов.

Схема включения люминесцентной лампы

Кратко рассмотрим принцип работы люминесцентной лампы. Конструктивно ЛЛ представляет собой стеклянную колбу в форме трубки, в концы которой запаяны два электрода. Трубка заполнена смесью инертных газов с примесью паров ртути. Изнутри она покрыта слоем люминофора – вещества, способного излучать видимый свет при облучении ультрафиолетом.

Конструкция лампы
Конструкция люминесцентной лампы

На рисунке цифрами обозначены:

  • 1 – электрод;
  • 2 – металлическая ртуть;
  • 3 – инертный газ;
  • 4 – люминофор;
  • 5 – стеклянная колба;
  • 6 – двухштырьковый цоколь.

При подаче на электроды лампочки в колбе начинается тлеющий разряд, заставляющий атомы ртути излучать ультрафиолет. Последний воздействует на люминофор, заставляя его ярко светиться.

С первого взгляда все просто, на практике – сложнее. В холодной лампе практически вся ртуть сконденсирована в виде капелек, осевших на колбе. При этом сопротивление газовой среды между электродами настолько велико, что при подаче рабочего напряжения на лампу разряда не возникнет. Чтобы его создать, выполняют следующие условия:

  1. Предварительно подогревают электроды, чтобы увеличить их способность излучать электроны.
  2. Подают повышенное напряжение на электроды, достаточное для пробоя газового промежутка.

Эти задачи исполняет стартер с электромагнитным дросселем. Они являются обязательными элементами любого люминесцентного светильника. Взглянем на классическую схему подключения люминесцентной лампы со стартером и дросселем.

Схема
Схема светильника с ЛЛ

При включении светильника контакты стартера замыкаются. Начинается подогрев спиралей электродов, которые оказываются подключенными последовательно с дросселем к сети. Как только спирали разогреваются, стартер размыкает цепь. На электродах лампы за счет самоиндукции в дросселе появляется импульс высокого (800 – 1 000 В) напряжения, зажигающего лампу.

В трубке начинается разряд, который переводит ртуть в парообразное состояние. Это снижает сопротивление газового промежутка. Теперь ЛЛ функционирует при более низком напряжении – рабочем.

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос эксперту
Электромагнитный дроссель кроме запуска лампы исполняет еще одну важную функцию. Благодаря большому реактивному сопротивлению он ограничивает ток через колбу ЛЛ, не давая тлеющему разряду перейти в неуправляемый дуговой. Поэтому дроссели называют балластами.

Устройство и принцип работы

Влияние стартера на люминесцентную лампу мы выяснили, осталось разобраться в принципе его работы. Откуда устройство знает, сколько времени греть спирали? Как определяет, что лампа зажглась и в нем больше не нуждается? Взглянем на конструкцию стартера.

По сути, это малогабаритная газоразрядная лампочка. Подали на нее определенное напряжение – в колбе начался тлеющий разряд, лампочка засветилась. Но эта лампочка имеет одну конструктивную особенность. Один из ее электродов выполнен в виде подвижной биметаллической пластины.

Устройство стартера

Устройство стартера для люминесцентной лампы

На схеме цифрами обозначены:

  • 1 – электрод из биметалла;
  • 2 – неподвижный электрод;
  • 3 – стеклянная колба, заполненная неоном;
  • 4 – выводы электродов;
  • 5 – конденсатор;
  • 6 – защитный кожух (корпус);
  • 7 – цоколь.

Чтобы понять принцип действия стартера, вернемся к схеме подключения ЛЛ, приведенной выше. Итак, включаем светильник в сеть. На электродах лампы и стартере появляется сетевое напряжение. Его недостаточно для пробоя газового промежутка ЛЛ, и она не зажигается.

Для неоновой лампочки стартера этого напряжения достаточно для запуска. В ее колбе возникает тлеющий разряд, который начинает нагревать электроды. Выполненный из биметалла изгибается и замыкается со вторым, неподвижным. Лампочка стартера тухнет, а ток через его замкнутые контакты начинает течь через спирали ЛЛ, подогревая ее катоды.

Через некоторое время биметаллическая пластина остывает естественным образом и разгибается. Контакт между электродами стартера разрывается, ток в цепи прекращается. Дроссель за счет самоиндукции выдает импульс высокого напряжения, которое прикладывается к катодам люминесцентной лампы. Высоковольтный импульс зажигает в колбе ЛЛ разряд. На ее катодах устанавливается рабочее напряжение – 130-140 В.

Этого напряжения недостаточно для возникновения разряда в лампочке стартера, поскольку ее напряжение зажигания – 180-200 В (для стартеров на 220 В). Таким образом, если ЛЛ запустилась, стартер в дальнейшей ее работе не участвует. Если пуск был неудачным, стартер повторяет процесс розжига.

Для чего нужен конденсатор в схеме

На рисунке выше под номером 5 обозначен конденсатор. О нем мы не сказали. Что это за конденсатор и для чего он нужен? Этот элемент, присутствующий в любом газоразрядном стартере, выполняет функции искрогасящего. Обычно это бумажный или керамический высоковольтный прибор емкостью до 0,05 мкФ.

Искрогасящий конденсатор
Искрогасящий конденсатор в стартере

В момент размыкания электродов неоновой лампы на них, как и на катодах ЛЛ, возникает высоковольтный импульс. Это напряжение вызывает электрическую дугу, которая «тянется» за размыкающимися контактами. В результате контакты горят и могут даже залипнуть, «привариться» друг к другу. Результат – резкое сокращение времени службы стартера, а при залипании контактов – выход из строя. Конденсатор в момент размыкания электродов берет первый удар на себя – он сглаживает фронт высоковольтного импульса, давая время контактам разомкнуться.

Есть еще одна важная функция искрогасящего конденсатора. В момент размыкания электроды пускового устройства представляют собой натуральный искровой разрядник Попова, излучающий электромагнитные волны практически во всех диапазонах. В результате во время пуска люминесцентной лампы в громкоговорителях радиоприемников и звукоусилительной аппаратуры слышен треск, а на экранах телевизоров и мониторов наблюдается рябь. Конденсатор избавляет от всех этих неприятностей.

Не следует путать конденсатор, установленный в пусковом устройстве, с конденсатором, подключаемым параллельно светильнику. Они выполняют разные задачи.

Для чего нужен стартер в люминесцентных лампах
Этот конденсатор уменьшает реактивную составляющую светильника

Как проверить работоспособность

Проверить исправность с