Характеристики

Задание № 1

МОНТАЖ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ.

Цель работы. Ознакомление с конструкцией люминесцентных ламп, предназначенной для них осветительной арматуры и схемами включения люминесцентных ламп.

Люминесцентные лампы и их осветительная арматура.

Люминесцентные лампы - это газоразрядные источники света. Лампа представляет собой стеклянную трубку - колбу (рис. 1), внутри которой по ее концам на стеклянных ножках (3) укреплены вольфрамовые электроды (5), называемые катодами. Концы катодов при помощи штырьков (1), вмонтированных в цоколь (4), выведены наружу. Штырьки укреплены на гетинаксе (2). На внутреннюю поверхность колбы нанесен тонкий слой люминофора. Люминофор - это вещество, которое способно светиться под влиянием ультрафиолетового облучения.

Рис. 1.

Из трубки откачивают воздух, вводят некоторое количество ртути и аргона. В рабочем состоянии электроды лампы раскалены и испускают (эмитируют) электроны, в результате чего газовая среда лампы ионизируется. Происходит разряд, от которого пары ртути создают ультрафиолетовое излучение, воздействующее на люминофор и вызывающее его свечение.

Поверхность вольфрамовой проволочки электродов покрывают окислами бария, стронция, кальция. В результате выход электронов с поверхности катодов происходит при температуре около 900°С, в то время как электроды из чистого вольфрама пришлось бы нагревать до 2500°С. При изготовлении лампы в колбу под давлением в несколько мм ртутного столба вводят аргон, который облегчает зажигание лампы. При комнатной температуре плотность паров ртути слишком мала, и зажечь разряд трудно. При включении лампы вначале возникает разряд в аргоне. В процессе прохождения тока трубка разогревается и ртуть, находящаяся в ней, испаряется, создавая необходимую плотность паров. Т. к. атомы ртути ионизируются легче, чем атомы аргона, то после нагрева лампы при ее нормальной работе аргон почти не участвует в разряде.

Современные так называемые энергосберегающие лампы, это люминесцентные лампы. Они работают по тому же принципу. Изменилась форма лампы, её габариты и цоколь. Лампы вворачиваются в те же патроны, что и лампы накаливания с резьбовыми цоколями Е27 и Е14. Схема запуска лампы смонтирована в корпусе лампы.

Цветность излучения ламп зависит от состава люминофора. Мощность серийно выпускаемых ламп составляет 15, 20, 30, 40, и 80 Вт. Длина ламп зависит от их мощности.

Например: длина лампы мощностью 15 Вт составляет 452, 4 мм, а длина лампы мощностью 80 Вт составляет 1515 мм.

Недостатки люминесцентных ламп:

1. Сложная схема запуска.

2. Сильная чувствительность к окружающей среде.

3. Пульсация светового потока с частотой, равной удвоенной частоте напряжения сети.

Преимущества люминесцентных ламп:

1. Экономичность. При одинаковом расходе энергии люминесцентные лампы дают в три раза большее количество света.

2. Больший срок службы (см. табл. ).

3. Возможность получения света, близкого по составу к дневному.

4. Меньшая яркость, т. к. поверхностью излучения является вся трубка, а не только спираль, как у лампы накаливания. Большая яркость вредна для зрения, т. к. быстро утомляет глаза.

Т а б л.

	Характеристики
Лампа	Световая отдача, Лм/Вт	Срок службы, ч.	Световой К. П. Д. %
Накаливания	12-15		5-7
Люминесцентная	36-58		8 - 22

Осветительная арматура - это различные приспособления, устройства, приборы, предназначенные для крепления источников света, для управления ими, а также для отражения рассеивания светового потока.

Стартеры и патроны для них. Стартер (зажигатель) представляет собой газоразрядную лампу тлеющего разряда и используется для запуска люминесцентных ламп. Колба стартера заполняется неоном или смесью гелия с водородом. Внутри колбы смонтированы два биметаллических электрода, расположенных на расстоянии 1-2 мм друг от друга. Стартер помещается в металлическом или пластмассовом корпусе и укрепляется в патроне. Буква " К" в марке стартера указывает на наличие под кожухом стартера конденсатора. Он устанавливается для снижения радиопомех, возникающих при работе стартера, а также для гашения дуги, вспыхивающей между электродами стартера при их размыкании. Емкость конденсатора равна 0, 0032 -0, 01 мкФ.

Дроссели. Дроссель представляет собой катушку самоиндукции с ферромагнитным сердечником и включается последовательно с люминесцентной лампой для стабилизации разряда. Он играет роль реактивного балластного сопротивления, ограничивающего величину тока в лампе. При отсутствии дросселя ток в лампе будет нарастать лавинообразно. Небольшое увеличение тока через трубку вызовет усиленный нагрев электродов, что приведет к повышенному испусканию электронов с катодов. Нарастание тока будет происходить до величины, при которой произойдет разрушение электродов. При наличии дросселя с увеличением тока в цепи увеличивается намагничивание ферромагнитного сердечника, а в катушке самоиндукции создается напряжение, стремящееся ослабить протекающий ток. За счет ЭДС самоиндукции дроссель обеспечивает возникновение импульса напряжения, зажигающего лампу. При размыкании электродов стартера происходит резкое уменьшение тока, которое по закону Ленца создает в катушке самоиндукции большое напряжение. Это напряжение складывается с напряжением сети, облегчая зажигание лампы. Однако присутствие дросселя создает в схеме лампы очень низкий коэффициент мощности, равный 0, 5 - 0, 6. По нормам в установках с люминесцентными лампами необходимо иметь 0, 95. Для компенсации действия индуктивности на вход схемы включают конденсатор. Дроссель с дополнительными элементами называется пускорегулирующим аппаратом (ПРА). Промышленность выпускает одно-, двух-, трех- ламповые ПРА. Выбор ПРА зависит от величины напряжения сети и мощности лампы.

Например: для одной лампы мощностью 40 Вт и напряжением 220В может быть выбран ПРА типа 1УБИ-40/220ВП, т. е. одноламповое устройство балластное, индуктивное для напряжения 220В при мощности лампы 40Вт, встроенное (для размещения внутри осветительной арматуры) с пониженным уровнем помех.

Светильником называется источник света в комплекте с арматурой.

После замыкания выключателя все напряжение сети оказывается приложенным к газовому промежутку стартера. В пространстве между его электродами возникает тлеющий разряд. По цепи пройдет небольшой ток, т. к. сопротивление газового промежутка стартера велико. Однако этот ток достаточен для нагревания электродов стартера. Изгибаясь от нагрева, они соединятся между собой. Сопротивление цепи резко уменьшится, ток возрастет и окажется достаточным для нагрева катодов лампы.

Длительность прохождения большого тока определяется временем разогрева катодов лампы. С началом эмиссии электронов, газовый разряд в стартере исчезнет, его электроды начнут остывать и разомкнутся. Разрыв цепи при наличии дросселя обеспечит возникновение мгновенного импульса напряжения 650В - при напряжении сети 220В. Под влиянием импульса в смеси паров ртути и аргона начинается разряд между электродами лампы, который продолжается и при " нормальном" напряжении сети. Разряд в парах ртути создает ультрафиолетовое излучение. Оно воздействует на люминофор и вызывает его свечение уже в видимом спектре.

Во время горения лампы стартер не работает, т. к. напряжение на горящей лампе, а значит и на стартере, включенном параллельно, равно примерно половине напряжения сети.

Если зажигание лампы произошло не сразу, стартер автоматически будет повторять процесс зажигания. По ГОСТу зажигание лампы должно произойти не более чем через 10 с после включения.

Понятие о принципиальной и монтажной схемах.

Принципиальная схема - схема, дающая детальное представление о принципе работы устройства, полном составе элементов и их связи между собой.

Схема соединений (монтажная)– схема, показывающая соединение элементов схемы и функциональных групп в единую схему, выполняющую заданную функцию.

Схемы включения люминесцентных ламп.

На рис. 2 приведена стандартная принципиальная схема импульсного включения люминесцентных ламп. Такая схема обладает следующими недостатками: неопределенным временем зажигания, перегрузкой электродов лампы при ее включении, повышенным уровнем радиопомех. Наибольшему нагреву в стартерных устройствах подвергаются участки нитей накала, к которым подводится сетевое напряжение. Здесь нить чаще всего и перегорает.

C – конденсатор, L - дроссель EL - лампа (колба); SF - стартер;

ПРА - пускорегулирующий аппарат.

Рис. 2.

Более перспективны бесстартерные устройства зажигания, где нити накала по своему прямому назначению не используются. Они являются электродами газоразрядной лампы. На них подается напряжение, необходимое для поджига газа в лампе.

На рис. 3 приведена принципиальная схема одного из вариантов включения люминесцентной лампы мощностью более 40 Вт. Отличительной особенностью данной схемы является замена дросселя на входе на лампу накаливания. При включении устройства в сеть происходит разогрев лампы накаливания ELI и терморезистора RI. Переменное напряжение на входе диодного моста VD3 возрастает. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются через резисторы RI и R3. Когда суммарное напряжение на них достигнет напряжения зажигания лампы EL2, произойдет быстрая разрядка конденсаторов - этому способствуют диоды VDI и VD2.

Рис. 3.

Вопросы для самопроверки.

1. Что представляет собой стартёр?

2. Какую функцию выполняет стартёр в данной схеме?

3. Что представляет собой дроссель?

4. Какую функцию выполняет дроссель в данной схеме?

5. Как можно запустить лампу без стартёра?

6. Что произойдёт в схеме при отсутствии дросселя?

7. Что произойдёт в схеме при перегорании нити накаливания?

8. Зачем нужна принципиальная схема?

9. Зачем нужна монтажная схема?

12 3 Следующая ⇒