Справочник по схемам включения люминесцентных ламп

Вроде бы данный вопрос совершенно очевиден, однако количество недоумений, периодически возникающих в интернете у неподготовленных пользователей, сподвигло меня всё-таки подготовить данный материал. Известно, что люминесцентные лампы (ЛЛ), иногда некорректно называемые «лампами дневного света», не допускают прямого включения в сеть и подключаются через специальные пускорегулирующие аппараты (ПРА), или балласты. Конкретная схема включения при этом зависит как от количества, типа и мощности ламп, так и от типа самого ПРА. Как правило, она бывает нарисована прямо на корпусе самого ПРА, однако встречаются и исключения. Кроме этого, на схемах далеко не всегда указываются номиналы дополнительных деталей. Именно поэтому было решено подготовить данный справочник, который призван снять большинство возможных практических вопросов.

1. Одноламповая стартёрная схема с двухвыводным балластным дросселем:

Начнём с самого простого:

LL1 – ПРА (дроссель);
EL1 – лампа (мощность должна точно соответствовать указанному на ПРА!);
SF1 – стартёр (на напряжение сети и мощность не ниже, чем у включаемой лампы);
C1 – помехоподавляющий конденсатор (типично 0,047-0,1мкФ×250В).

В данной схеме работает большинство стандартных ЛЛ в трубке Т12 (диаметром 38мм) или Т8 (26мм), а также миниатюрные лампы в колбе Т5 (16мм) и некоторые типы компактных люминесцентных ламп (КЛЛ). Некоторые КЛЛ могут также содержать стартёр, встроенный в цоколь, следовательно внешний стартёр им не понадобится и схема дополнительно упрощается.

2. Схема с улучшенным помехоподавлением:

Отличие от предыдущей только в том, что дроссель LL1 содержит две обмотки, включённые между выводами 1-3 и 2-4 (симметрированный дроссель). Совместно с конденсатором C1 он образует улучшенный фильтр, препятстсвующий проникновению радиопомех от лампы в сеть. Остальные детали такие же, как и в предыдущем случае. Внимание! Данная схема никак не препятствует распространению помех (щелчков), возникающих при контактировании стартёра.

Вариант схемы с термостартёром (для уличного применения при низких температурах):

3. Последовательная (тандемная) двухламповая схема:

Подходит для 2 и более ЛЛ или КЛЛ одинаковой мощности, суммарное рабочее напряжение которых не выше 0,7 напряжения сети (типично мощностью не выше 22Вт). Применяется на напряжении сети 230В, стартёры должны быть рассчитаны на вдвое меньшее напряжение (110-127В). Схема весьма чувствительна к напряжению срабатывания каждого стартёра.

4. Параллельная двухламповая схема с расщеплённой фазой:

Кроме дополнительных дросселя, лампы и стартёра, здесь также добавляется два новых элемента:

C2 – фазосдвигающий конденсатор (ёмкость которого зависит от рабочего тока лампы) с номинальным напряжением, вдвое превышающим напряжения сети (например, 250В для сетей 127В, 400В для сетей 230В);
R2 – разрядный резистор, позволяющий снять напряжение с конденсатора при отключении светильника. Типичный номинал – 1МОм, 1Вт.

Данная схема также применима в вариантах с симметрированными дросселями и тандемным включением, которые мы из-за их очевидности не приводим.

5. Схема с расщеплённой фазой и ПРА с дополнительной стартёрной обмоткой:

Как видим, здесь цепь стартёра второй лампы заводится на контакты 3-4 специальной дополнительной обмотки дросселя, включённой встречно с основной. Этот приём позволяет повысить стартовый ток в цепи второй лампы. Отметим, что важно соблюдать правильность подключения контактов 3-4, в противном случае вторая лампа может вообще не стартовать.

В версии с симметрированными дросселями схема приобретает несколько монстровый вид, т.к. аппарат емкостной цепи (УБЕ) становится шестивыводным (прямо как ЭПРА ):

6. Одностартёрная тандемная схема

Схема для последовательного включения двух ЛЛ с суммарным рабочим напряжением, не превышающим 0,7 напряжения сети. От обычной схемы с дросселем и двумя стартёрами отличается специальным ПРА, содержащим внутри дополнительный накальный трансформатор, который при срабатывании одного стартёра обеспечивает подогрев всех 4 катодов ламп. Преимуществом данной схемы является значительно более быстрое время срабатывания стартёра (фактически обе лампы зажигаются точно так же, как одна 40-ваттная). Отсюда вытекает и очевидный недостаток – при отказе одной из ламп мигать начинают обе.

Вариант схемы с внешним накальным трансформатором Т1:

7. Схема с фотостартёром

Довольно оригинальный вариант запуска ламп со сравнительно невысоким напряжением зажигания. Используется специальный ПРА с дополнительной обмоткой, а также гибридная микросхема DA1 (К2ПН321) и фоторезистор BR1 (ФСК-1). Конденсатор C2, очевидно, используется для увеличения тока питания микросхемы в начальный момент времени. Схема работает следующим образом: при подаче питания микросхема DA1 замыкает контакты 3 и 4, что приводит к протеканию тока через ПРА и катоды лампы. При появлении околокатодного свечения срабатывает фоторезистор BR1, что приводит к размыканию контактов микросхемы и старту лампы. Цепь остаётся разомкнутой в течение всего времени работы лампы, т.к. она продолжает засвечивать фоторезистор.

8. Бесстартёрные схемы

Плавно переходим к так называемым бесстартёрным схемам, в которых как таковой, отсутствует элемент импульсного пуска (стартёр). Зажигание в таких схемах происходит за счёт снижения пробивного напряжения лампы при прогреве её катодов от специального накального трансформатора, а также за счёт повышения напряжения на лампе (по сравнению с сетевым) благодаря использованию электрического резонанса. Первый вариант такого решения – схема с обычным дросселем и отдельным накальным трансформатором:

Здесь Т1 – собственно сам трансформатор, C2 – резонансный конденсатор с разрядным резистором R1. Этот конденсатор (номиналом типично 1мкФ×400В) одновременно выполняет сразу две функции: во-первых, повышает напряжение на лампе выше напряжения сети (за счёт последовательного резонанса с дросселем), а во-вторых, исключает протекание пульсирующего тока через первичную обмотку трансформатора при переходе лампы в «вентильный» режим (при расходе активного материала на одном из её электродов). Трансформаторы вместе с конденсатором и резистором выпускались в виде специальных приставок, с помощью которых можно было превратить стартёрную схему в бесстартёрную.

Так или иначе, все бесстартёрные схемы представляют собой вариации на тему схемы, показанной выше, однако при размещении дросселя и трансформатора (а иногда и конденсатора C2) в общем корпусе. Конкретная схема включения зависит от конструктивного решения определённой модели ПРА, рассмотрим здесь наиболее типичные схемы включения для 5-, 6- и 7-выводных бесстартёрных аппаратов.

Пятивыводная схема без резонансного конденсатора:

Используется в аппаратах для ламп с небольшим напряжением зажигания, типа 1АБИ20. Конденсатор C2 – помехоподавляющий, номиналом 0,047мкФ×250В.

Аналогичная схема в шестивыводном варианте:

Наконец, семивыводная схема – наиболее типичная для ламп мощностью от 40Вт:

Здесь C1, C2 – помехоподавляющие конденсаторы (в отдельных схемах C2 может отсутствовать), C3 – резонансный конденсатор, R1 – разрядный резистор. В версии с емкостным сдвигом фаз добавляется ещё один конденсатор C4 с разрядным резистором R2:

9. Схемы с резонансными ПРА

Резонансные ПРА – это электромагнитные аппараты, обеспечивающие пуск ламп главным образом за счёт повышения напряжения сети. Данный приём позволяет включать в сеть лампы, рабочее напряжение на которых превышает 70% напряжения сети, а также несколько последовательных ламп, также соответствующих этому условию. Такие схемы нашли применение во взрывобезопасных и уличных светильниках. Вариант на одну лампу:

Вариант на две лампы:

Вариант на три лампы:

10. Схемы с электронными ПРА

Включение ламп с ЭПРА местами выглядит даже проще, чем с традиционными электромагнитными аппаратами. Достаточно просто подключить аппарат к сети, а лампу – всеми четырьмя выводами – к аппарату:

Входные клеммы ЭПРА обычно обозначаются как L – фаза, N – ноль, G или соответствующий значок – заземление. На самом деле фазировка подключения не важна, а вот заземление крайне рекомендуется подключать для уменьшения радиопомех, излучаемых аппаратом (в том числе по сетевым проводам). Лампу также крайне желательно поместить внутрь экранированного отражателя или корпуса светильника.

Электронные ПРА с холодным пуском могут не требовать соединения со всеми выводами лампы и иметь трёх- или даже двухконтактное подключение:

В случае, если ЭПРА является управляемым (диммируемым) и позволяет регулировать световой поток лампы, на корпусе также добавляются клеммы для интерфейса диммирования:

Существует два основных интерфейса диммирования:

• Аналоговый (1-10V). В этом случае на управляющие входы ЭПРА, обозначенные как [+] и [–], подаётся постоянное напряжение от 1 до 10В. Световой поток лампы будет пропорционален этому напряжению, начиная с некого минимального уровня (например, 3%), который достигается при 0-1В на входе. Источником напряжения для данного интерфейса по стандарту является сам ЭПРА, поэтому в простейшем случае в качестве диммера можно применить обычный переменный резистор (R1 на схеме выше) номиналом 100кОм. При отсутствии подключения к управляющим входам ЭПРА всегда будет работать на 100% уровне яркости лампы.
• Цифровой (DALI). Это сравнительно сложный вариант интерфейса, предусматривающий определённый протокол обмена информацией и двусторонний канал связи контроллера с ЭПРА. Входы этого стандарта обозначаются как DA, интерфейс является неполярным. Преимуществами цифрового интерфейса является возможность индивидуального управления большим количеством ЭПРА (до 64шт.), параллельно подключённых как к питанию, так и к линии интерфейса. При этом возможно не только диммирование, но и полное отключение ламп в светильниках, а также организация светильников в группы, формирование световых сцен и получение обратной связи об исправности ламп. При отсутствии подключения к контроллеру, а также при прерывании связи в процессе работы цифровой ЭПРА всегда переходит на 100% уровень яркости лампы.
  Более старой разновидностью этого интерфейса является проприетарный интерфейс DSI разработки компании Tridonic, электрически совместимый с DALI, но являющийся односторонним и безадресным. Для управления этими ЭПРА требуются контроллеры соответствующего стандарта, на линиях DALI они работать не будут. Для индивидуального управления каждым аппаратом к нему нужно подводить отдельную линию связи.

Многоламповые ЭПРА особой специфики подключения не имеют, за исключением того, что для сокращения числа клемм некоторые общие выводы объединяются:

Важно помнить, что большинство многоламповых ЭПРА, вне зависимости от схемы подключения, не рассчитаны на частичную работу ламп, то есть не работают при перегорании либо отсутствии хотя бы одной из них. Если такой вариант неприемлем, целесообразно использовать в одном светильнике несколько одноламповых аппаратов.

В данный обзор намеренно не были включены «экзотические» типы аппаратов, такие как ПРА мгновенного пуска, высокочастотные электромагнитные или трёхфазные, так как встретить подобную экзотику на сегодняшний день можно крайне редко. В заключение напомним также, что при установке и подключении любых типов ПРА следует в первую очередь руководствоваться схемой и номиналами деталей, указанными на самом аппарате.