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.

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.

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 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.

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.

Как проверить работоспособность

Проверить исправность стартера для люминесцентной лампы просто. Его нужно включить в сеть через обычную лампу накаливания мощностью 20-60 Вт.

Если лампа накаливания периодически мигает, то стартер исправен. В противном случае пусковое устройство придется заменить.

Мощность лампы накаливания нужно выбирать из диапазона мощностей люминесцентных ламп, на работу с которыми рассчитано пусковое устройство.

Какие бывают стартеры для ламп

Как работает стартер, мы разобрались. Осталось выяснить, какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Прежде всего, необходимо знать, что кроме того пускового устройства, работу которого мы разобрали, существует еще один вид стартеров – электронные. Они выполняют те же задачи, но собраны на электронных компонентах – диодах, тиристорах, транзисторах, конденсаторах и т. п.

В чем отличие такого решения от классического с газоразрядной лампочкой? Вот основные преимущества электронной схемы:

• Больший срок службы. Электронное пусковое устройство не имеет механических контактов, которые подгорают, и биметаллических пластин, имеющих свойство «уставать». В результате срок службы электронного устройства в несколько раз выше обычного газоразрядного.
• Отсутствие помех. Бесконтактная конструкция излучает минимум электромагнитных помех, а значит, практически не влияет на работу чувствительной аппаратуры.
• Увеличивает ресурс ЛЛ. Электронное пусковое устройство прогревает спирали оптимальным током и строго заданное время. В результате лампа легче «стартует», спирали ее электродов не разрушаются от перегрева или холодного пуска.
• Отключение старой лампы. Если ЛЛ выработала ресурс и запускается с трудом (как вариант – запускается и тут же гаснет), то стартер отключает ее от сети.
• Защита от перегрузки. Если ток через спирали превышает допустимый, стартер отключает светильник. Это позволяет избежать перегрева дросселя и возгорания при неисправности светильника.
• Широкий диапазон рабочих температур. Электронный вариант способен работать в жестких температурных условиях – от -30 до +85 °С. Это позволяет использовать его в уличных светильниках и на объектах с тяжелыми температурными условиями.

Стоимость намного выше (до 10-20 раз) газоразрядного стартера. Так что смысл в замене газоразрядного пускового устройства на электронное не всегда есть.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Не следует путать электронный стартер с электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА). Первый играет роль пускового устройства и работает с электромагнитным балластом. Второй совмещает балласт и схему пуска. Он используется взамен дросселя и стартера как их электронный аналог.

Теперь об общих отличиях всех стартеров независимо от их конструкции. Пусковые устройства для люминесцентных ламп различают по двум основным характеристикам.

По рабочему напряжению. Как мы выяснили, напряжение зажигания стартера должно быть ниже питающего светильник, но выше рабочего напряжения лампы. В противном случае лампа не запустится (напряжение сети ниже) или стартер не отключится после пуска ЛЛ (рабочее напряжение лампы выше).

Выпускаются стартеры на два рабочих напряжения – 220 и 110 В (обычно указываются в диапазоне 110-130 и 220-240 В). Первые используются с лампами на 220 В, вторые – с лампами на 110 В. Лампы на 110 В могут работать в сети 110 или 220 В. Во втором случае они включаются парой, причем для каждой лампы требуется свой стартер на 110 В.

Полезно! Согласно ГОСТУ ГОСТ 8799-90 (переиздание 2004 г.) стартеры выпускаются на напряжение 127, а не на 110 В.

По мощности. Имеется в виду мощность ЛЛ, с которой будет работать устройство. Если мощность лампы выйдет из указанного на пусковом устройстве диапазона, то пуск ЛЛ будет ненадежным или не произойдет вовсе. Кроме того, чрезмерно мощная лампа сожжет контакты самого стартера. Обычно диапазон допустимых мощностей ламп указывается на корпусе стартера. К примеру, устройства, изображенные на фото выше, могут работать с ЛЛ мощностью от 4 до 22 Вт.

Есть и менее важные отличия – материал корпуса, влагозащита, устойчивость корпуса к УФ (актуально для уличных светильников), производитель и пр.

Расшифровка маркировки

Единого правила маркировки стартеров для люминесцентных ламп нет. Вариантов обозначений много. Согласно ГОСТ 8799-90 (переиздание 2004 г.) «Межгосударственный стандарт. Стартеры для трубчатых люминесцентных ламп» отечественные пусковые устройства маркируются следующим образом: [ХХ][С]-[YYY]-[Z], где:

• [ХХ] – мощность лампы, для которой предназначен стартер, причем:
  • 20, 80 – предельные значения мощностей ламп, для которых предназначен стартер, нижний предел мощности составляет 4 Вт;
  • 65, 70, 85, 90, 125 – значения мощности лампы, для которой предназначен стартер.
• С – стартер.
• [YYY] – номинальное напряжение стартера (127 или 220 В).
• [Z] – отличие от базовой модели (1 или 2).

Для примера на фото ниже изображены пусковые устройства, предназначенные для ламп мощностью 4-80 Вт и для рабочего напряжения 220 В.

Теперь о зарубежной маркировке. Компания OSRAM обычно маркирует свои стартеры буквами ST и трехзначным буквенным кодом.

Таблица маркировки наиболее популярных пусковых устройств для ЛЛ компании OSRAM

* для электронной модели.

Фирма Philips маркирует свои пусковые устройства символом S и цифровым кодом. К примеру, модификация S2 рассчитана на работу с лампами мощностью 4-22 Вт при напряжении 110 или 220 В. S10 предназначена для ламп мощностью 4-65 Вт при напряжении 220 В. Есть и более мощные приборы этой компании. К примеру, стартер S12 может работать с лампами мощностью 115-140 Вт при напряжении 220 В.

Фирма Sylvania маркирует свои изделия символами FS с числовым кодом. Чем ниже число, тем большей мощности лампы могут подключаться.

• FS-11 – 4… 62 Вт;
• FS-22 – 4… 22 Вт.

Важно! При желании можно найти и другие маркировки. К примеру, COP или PBS.

Как подобрать стартер — практические примеры

Рассмотрим, как выбрать «правильный» стартер для люминесцентной лампы.  Главный критерий – рабочее напряжение лампы, с которой будет контактировать пусковое устройство, и ее мощность.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Обратите внимание – именно лампы, а не светильника, поскольку существуют светильники с несколькими ЛЛ, но стартер мы выбираем именно для лампочки, а не для осветительного прибора.

Напряжение. Обычно производители не указывают рабочее напряжение на самой лампе, поэтому придется проявить смекалку. Смотрим наш светильник, если необходимо – снимаем защитное стекло и вычисляем рабочее напряжение источника света, ориентируясь на табличку ниже. Именно на такое напряжение и выбираем стартер.

Мощность. Имеется в виду мощность лампы. Она указана на колбе ЛЛ перед буквой W. На фото ниже слева трубка имеет мощность 30, а справа – 18 Вт.

Если мощность лампы попадает в диапазон, указанный на пусковом устройстве, то оно подойдет. По основным характеристикам стартер выбран, остались второстепенные:

• Срок службы. Обычно срок службы газоразрядных стартеров – 6 000 включений, электронных – в 3-4 раза больше.
• Стоимость. Электронная модификация в разы дороже газоразрядной, хотя имеет не так много преимуществ.
• Бренд. Это основной показатель качества. Пусковое устройство неизвестного производителя может сломаться после первого же включения, а в дополнение – «убить» и саму лампу. Продукция известных производителей не намного дороже, но вероятность сюрпризов при ее использовании существенно ниже.
• Материал корпуса. Существует огромное количество корпусов из разных материалов. Они позиционируются продавцами как самые прочные, вечные и негорючие. Особого внимания на этот параметр обращать не стоит. Во-первых, все пусковые устройства работают в «человеческих» условиях, во-вторых, заявление продавца – нередко просто для лучших продаж.

Для примера выберем стартеры для пары люминесцентных светильников. У нас осветительный прибор с одной лампой, который подключается к сети 220 В. Вынимаем лампу из светильника. На колбе рядом с одним из цоколей читаем ее мощность. Предположим, 36 Вт. Рабочее напряжение ЛЛ, исходя из таблички, приведенной выше, – 220 В.

Практически все стартеры могут работать в определенном диапазоне напряжений и мощностей. Выбираем вариант, в диапазоны которого укладываются параметры нашей лампы. Этот от компании OSRAM годится.

Можно выбрать электронную версию пускового устройства той же компании. Она будет стоить в семь раз дороже.

И еще один пример. Светильник на 220 В, две лампы. Выясняем, сколько электромагнитных балластов установлено в осветительный прибор. Для этого его придется частично разобрать. Если балласт один, лампы рассчитаны на напряжение 110 В. Мощность, как и в первом случае, читаем на колбах ламп. Предположим, по 18 Вт. Осталось выбрать стартеры (их 2 по числу ламп), в диапазоны мощности и напряжения которых укладываются параметры наших источников света. Этот Philips вполне годится.

Существует много маркировок пусковых устройств. Поэтому выбирать стартер лучше не по буквенно-цифровым обозначениям, в которых легко запутаться, а по реальным цифрам на корпусе изделия.

Мы выяснили, для чего нужны стартеры в люминесцентных светильниках, какими эти устройства бывают и как работают. Теперь проверить исправность пускового устройства и подобрать новое взамен вышедшего из строя несложно.