Starter per lampade fluorescenti: dispositivo, principio di funzionamento, marcatura e dettagli per la scelta

Lo starter per lampade fluorescenti fa parte del kit del reattore elettromagnetico (EMR) ed è progettato per l'accensione della lampada a mercurio.

Ogni modello prodotto da un determinato sviluppatore ha caratteristiche tecniche diverse, ma viene utilizzato per apparecchi di illuminazione alimentati esclusivamente da rete a corrente alternata, con frequenza massima non superiore a 65 Hz.

Proponiamo di capire come è fatto uno starter per lampade fluorescenti, qual è il suo ruolo nell'apparecchio di illuminazione. Inoltre, indicheremo le caratteristiche dei diversi dispositivi di avviamento e spiegheremo come scegliere il meccanismo giusto.

Come è fatto il dispositivo?

Opzionalmente, lo starter (avviatore) è abbastanza semplice. L'elemento è rappresentato da una piccola lampada a scarica di gas, in grado di generare una scarica luminescente a bassa pressione del gas e bassa corrente.

Questo bulbo in vetro di piccole dimensioni è riempito con gas inerte – una miscela di elio o neon. All'interno sono saldati elettrodi mobili e fissi in metallo.

Tutte le spirali degli elettrodi della lampadina sono dotate di due morsettiere. Uno dei morsetti di ogni contatto è utilizzato nel circuito del ballast elettromagnetico. Gli altri sono collegati ai catodi dello starter.

La distanza tra gli elettrodi dell'avviatore non è significativa, quindi può essere facilmente attraversato dalla tensione di rete. In questo modo si genera una corrente e si riscaldano gli elementi che fanno parte del circuito elettrico con una certa resistenza. È proprio lo starter che rientra tra questi elementi.

Le costruzioni degli starter per lampade fluorescenti hanno una struttura praticamente identica: 1 – reattore; 2 – bulbo di vetro; 3 – vapori di mercurio; 4 – morsetti; 5 – elettrodi; 6 – alloggiamento; 7 – contatto bimetallico; 8 – sostanza gassosa inerte; 9 – filamenti di tungsteno della LDS; 10 – goccia di mercurio; 11 – scarica ad arco nel bulbo (+)

Il bulbo è situato all'interno di un alloggiamento in plastica o metallo, che funge da involucro protettivo. In alcuni esemplari, sopra il coperchio è presente un foro di ispezione speciale.

Il materiale più richiesto per la produzione del blocco è considerato la plastica. La costante esposizione a regimi di alta temperatura è sopportata da una speciale composizione di impregnazione: il fosforo.

I dispositivi vengono prodotti con una coppia di piedini che fungono da contatti. Sono realizzati con diversi tipi di metallo.

A seconda del tipo di costruzione, gli elettrodi possono essere simmetrici mobili o asimmetrici con un elemento mobile. I loro terminali passano attraverso il portalampada.

In parallelo agli elettrodi del bulbo è collegato un condensatore, con capacità 0,003-0,1 µF. Questo è un elemento importante che riduce il livello di interferenze radio e partecipa anche al processo di accensione della lampada.

Un componente obbligatorio nel dispositivo è un condensatore in grado di smorzare le sovracorrenti e allo stesso tempo di aprire gli elettrodi dell'apparecchio, realizzando lo spegnimento dell'arco che si genera tra gli elementi conduttori di corrente.

Senza questo meccanismo, c'è un'alta probabilità di saldatura dei contatti al manifestarsi dell'arco, riducendo significativamente la durata di vita dell'avviatore.

Negli usi domestici, i più popolari sono i campioni di reattanza con sistema di contatti simmetrico e schema elettrico di avviamento. Tali campioni sono meno influenzati dalla caduta di tensione nella rete elettrica.

Il corretto funzionamento dell'avviatore è determinato dalla tensione della rete di alimentazione. Con una diminuzione dei valori nominali al 70-80%, la lampada fluorescente potrebbe non accendersi, poiché non verrà prodotto un sufficiente riscaldamento degli elettrodi.

Nel processo di selezione dello starter appropriato, considerando il modello specifico della lampada a luce diurna (fluorescente o LL), è necessario analizzare ulteriormente le caratteristiche tecniche di ciascun tipo e anche decidere il produttore.

Principio di funzionamento dell'apparecchio

Applicando l'alimentazione di rete al dispositivo di illuminazione, la tensione passa attraverso le spire del reattore LL e il filamento, realizzato in monocristalli di tungsteno.

Successivamente viene portata ai contatti dell'avviatore e forma tra di essi una scarica a bagliore, così si produce l'emissione luminosa del gas mediante il suo riscaldamento.

Poiché nel dispositivo è presente un altro contatto – bimetallico, anch'esso reagisce ai cambiamenti e inizia a piegarsi, modificando la forma. In questo modo questo elettrodo chiude il circuito elettrico tra i contatti.

Il valore della corrente della scarica a bagliore formatasi varia da 20 a 50 mA, il che è sufficiente per riscaldare l'elettrodo bimetallico, responsabile della chiusura del circuito (+)

Il circuito chiuso formatosi nello schema elettrico dell'apparecchio fluorescente conduce corrente attraverso di sé e riscalda i filamenti di tungsteno, che a loro volta iniziano ad emettere elettroni dalla loro superficie riscaldata.

In questo modo si forma l'emissione termoelettronica. Contemporaneamente, si riproduce il riscaldamento dei vapori di mercurio presenti nel bulbo.

Il flusso di elettroni così formato contribuisce a ridurre di circa la metà la tensione applicata dalla rete ai contatti dello starter. Il grado di scarica luminescente inizia a diminuire insieme alla temperatura di incandescenza.

La lamina bimetallica riduce la propria deformazione, aprendo così il circuito tra anodo e catodo. Il flusso di corrente attraverso questa sezione si interrompe.

La variazione dei suoi parametri provoca all'interno della bobina di reattanza, nel circuito conduttore, l'insorgenza di una forza elettromotrice di induzione.

Il contatto bimetallico reagisce istantaneamente producendo una scarica di breve durata nel circuito ad esso collegato: tra i filamenti di tungsteno della lampada fluorescente.

Il suo valore raggiunge diversi kilovolt, sufficienti a perforare il mezzo inerte di gas con vapori di mercurio riscaldati. Tra le estremità della lampada si forma un arco elettrico che produce radiazione ultravioletta.

Poiché tale spettro luminoso non è visibile all'occhio umano, la lampada è dotata di un fosforo che assorbe gli ultravioletti. Di conseguenza, si genera un flusso luminoso standard.

Quando la corrente nel circuito cambia o cessa completamente, si verificano variazioni proporzionali del flusso magnetico attraverso la superficie della lamina, che limitano il circuito e portano all'eccitazione in questo schema di una FEM di autoinduzione.

Tuttavia, la tensione sullo starter, collegato in parallelo alla lampada, non è sufficiente per formare una scarica luminescente; di conseguenza, gli elettrodi rimangono in posizione aperta durante il periodo di accensione della lampada a luce diurna. Successivamente, lo starter non viene più utilizzato nel circuito di lavoro.

Poiché dopo la produzione della luce è necessario limitare i valori della corrente, nel circuito viene introdotto un ballast elettromagnetico. Grazie alla sua resistenza induttiva, funge da dispositivo limitatore che previene il danneggiamento della lampada.

Tipi di starter per apparecchi fluorescenti

In base all'algoritmo di funzionamento, i dispositivi di avviamento si dividono in tre tipi principali: elettronici, termici e a scarica luminescente. Sebbene i meccanismi differiscano per elementi costruttivi e principi di funzionamento, svolgono funzioni identiche.

Avviatore di tipo elettronico

I processi che si verificano nel sistema di contatti degli starter non sono controllabili. Inoltre, la loro funzionalità è influenzata in modo significativo dalla temperatura ambiente.

Ad esempio, a temperature inferiori a 0°C, la velocità di riscaldamento degli elettrodi rallenta, pertanto il dispositivo impiegherà più tempo per accendere la luce.

Inoltre, con il riscaldamento, i contatti possono saldarsi tra loro, causando surriscaldamento e distruzione delle spirali della lampada, cioè il suo danneggiamento.

La maggior parte dei modelli di reattori elettronici per LDS è prodotta sulla base del chip UBA 2000T. Questo tipo di dispositivo consente di eliminare il surriscaldamento degli elettrodi, aumentando notevolmente la durata operativa dei contatti della lampada e, di conseguenza, il suo periodo di funzionamento.

Anche i dispositivi che funzionano correttamente tendono a usurarsi nel tempo. Mantengono più a lungo l'incandescenza dei contatti della lampada, riducendo così la sua durata produttiva.

Proprio per eliminare tali difetti nella microelettronica a semiconduttore degli starter, sono state utilizzate strutture complesse con chip. Essi consentono di limitare il numero di cicli del processo di simulazione della chiusura degli elettrodi dello starter.

Nella maggior parte dei campioni presenti sul mercato, il dispositivo circuitorio dell'accenditore elettronico è composto da due blocchi funzionali:

• circuito di controllo;
• blocco di commutazione ad alta tensione.

Ad esempio, si può citare il chip dell'accenditore elettronico UBA2000T dell'azienda PHILIPS e il tiristore ad alta tensione TN22 prodotto da STMicroelectronics.

Il principio di funzionamento dell'accenditore elettronico si basa sull'apertura del circuito tramite riscaldamento. Alcuni esemplari presentano un vantaggio significativo: l'opzione della modalità di accensione in attesa.

Pertanto, l'apertura degli elettrodi avviene nella necessaria fasatura della tensione e in condizioni ottimali di temperatura di riscaldamento dei contatti.

Gli elementi a semiconduttore del reattore elettronico devono essere adatti in base alle caratteristiche operative chiave, ovvero il rapporto tra il valore della potenza e la tensione di rete dell'apparecchio di illuminazione collegato.

È importante che, in caso di guasti della lampada e tentativi falliti di accensione, questo tipo di meccanismo si spenga se il numero di tentativi raggiunge 7. Pertanto, non si può parlare di guasto prematuro dell'accenditore elettronico.

Non appena la lampadina viene sostituita con una funzionante, il dispositivo può riprendere il processo di accensione della LL. L'unico svantaggio di questa modifica è il prezzo elevato.

Nel circuito con accenditore, come metodo aggiuntivo per ridurre i disturbi radio, possono essere utilizzati induttori simmetrici con avvolgimento suddiviso in sezioni identiche, con uguale numero di spire avvolte su un dispositivo comune: il nucleo.

Oggi, i reattori prodotti hanno una costruzione assemblabile a nucleo. Il taglio del filo magnetico viene effettuato da lamiere di acciaio. Di solito, tali induttori hanno due avvolgimenti simmetrici.

Tutte le sezioni della bobina sono collegate in serie con uno dei contatti della lampada. All'accensione, entrambi gli elettrodi funzioneranno nelle stesse condizioni tecniche, riducendo così il livello di interferenza.

Avviatore di tipo termico

La caratteristica distintiva principale degli accenditori termici è il lungo periodo di avviamento delle lampade fluorescenti. Tale meccanismo, nel corso del funzionamento, consuma molta elettricità, il che influisce negativamente sulle sue caratteristiche di consumo energetico.

Lo starter termico è anche chiamato termobimetallico. Il riscaldamento dei contatti avviene con un ritardo, il che influisce efficacemente sul funzionamento dell'apparecchio di illuminazione in un ambiente a bassa temperatura.

Di regola, questo tipo viene utilizzato in condizioni di bassa temperatura. L'algoritmo di funzionamento differisce notevolmente da quelli di altri tipi.

In caso di interruzione dell'alimentazione, gli elettrodi del dispositivo sono in stato chiuso; quando viene fornita, si forma un impulso ad alta tensione.

Meccanismo a scarica luminescente

I meccanismi di avviamento basati sul principio della scarica luminescente hanno nella loro costruzione elettrodi bimetallici.

Sono realizzati in leghe metalliche con diversi coefficienti di dilatazione lineare quando la piastra viene riscaldata.

Uno svantaggio dell'accenditore a scarica luminescente è il basso livello dell'impulso di tensione, per cui non vi è sufficiente affidabilità nell'accensione della lampada fluorescente.

La possibilità di accensione della lampada è determinata dalla durata del riscaldamento precedente dei catodi e dai valori della corrente che scorre attraverso l'apparecchio di illuminazione nel momento in cui si apre il circuito dei contatti dello starter.

Se al primo tentativo l'accenditore non accende la lampada, riprodurrà automaticamente i tentativi fino a quando la lampada non si accenderà.

Pertanto tali dispositivi non vengono utilizzati in condizioni di bassa temperatura o in climi sfavorevoli, ad esempio in presenza di elevata umidità.

Se non viene garantito un livello ottimale di riscaldamento del sistema di contatto, la lampada impiegherà molto tempo per accendersi oppure verrà danneggiata. Secondo gli standard GOST, il tempo impiegato dallo starter per l'accensione non deve superare i 10 secondi.

I dispositivi di avviamento che svolgono le loro funzioni tramite il principio termico o la scarica luminescente sono obbligatoriamente dotati di un dispositivo aggiuntivo: un condensatore.

Ruolo del condensatore nel circuito

Come già osservato in precedenza, il condensatore è posizionato nell'involucro del dispositivo in parallelo ai suoi catodi.

Questo elemento risolve due compiti chiave:

1. Riduce il livello dei disturbi elettromagnetici generati nella banda delle onde radio. Essi si verificano a causa del contatto tra il sistema di elettrodi dello starter e quelli formati dalla lampada.
2. Influisce sul processo di accensione della lampada fluorescente.

Tale meccanismo aggiuntivo riduce l'ampiezza della tensione impulsiva generata all'apertura dei catodi dello starter e ne aumenta la durata.

Il condensatore riduce la probabilità di saldatura dei contatti. Se il dispositivo non è dotato di condensatore, la tensione sulla lampada aumenta rapidamente e può arrivare a diverse migliaia di volt. Queste condizioni riducono l'affidabilità dell'accensione della lampada.

Poiché l'uso di un dispositivo soppressore non consente di eliminare completamente i disturbi elettromagnetici, all'ingresso del circuito vengono inseriti due condensatori, la cui capacità totale è di almeno 0,016 μF. Essi sono collegati in serie con la messa a terra del punto centrale.

Principali svantaggi degli avviatori

Il principale svantaggio degli starter è l'inaffidabilità della struttura. Il guasto del meccanismo di avviamento provoca una falsa partenza: si visualizzano diversi lampi di luce prima dell'inizio del flusso luminoso completo. Questi problemi riducono la durata dei filamenti di tungsteno della lampada.

Gli apparecchi di avviamento causano notevoli perdite di energia e riducono il rendimento del dispositivo della lampada. Tra gli svantaggi rientrano anche la dipendenza dalla tensione e una notevole dispersione dei tempi di attivazione degli elettrodi.

Nelle lampade fluorescenti, con il tempo si osserva un aumento della tensione di esercizio, mentre per lo starter, al contrario, maggiore è la vita utile, minore è la tensione di accensione della scarica luminescente. Ne consegue che la lampada accesa può provocare l'attivazione dello starter, causando lo spegnimento della luce.

I contatti aperti dello starter riaccendono la luce. Tutti questi processi avvengono in frazioni di secondo e l'utente può osservare solo uno sfarfallio.

L'effetto pulsante provoca irritazione della retina dell'occhio e porta anche al surriscaldamento del reattore, alla riduzione della sua durata e al guasto della lampada.

Le stesse conseguenze negative sono attese anche da una notevole dispersione dei tempi del sistema di contatto. Spesso non è sufficiente per un adeguato preriscaldamento dei catodi della lampada.

Di conseguenza, l'apparecchio si accende dopo una serie di tentativi, accompagnati da una maggiore durata dei processi di transizione.

Se lo starter è collegato al circuito di una singola lampada, in questo caso non è possibile ridurre la pulsazione luminosa.

Per ridurre l'effetto negativo, si consiglia di utilizzare tali circuiti solo in ambienti in cui vengono impiegati gruppi di lampade (da 2 a 3 esemplari), da collegare a fasi diverse di un circuito trifase.

Decodifica dei valori di marcatura

Non esiste un'abbreviazione standard per i modelli di starter di produzione nazionale ed estera. Pertanto, esamineremo i fondamenti delle designazioni separatamente.

La decodifica del valore 90S-220 è la seguente: starter funzionante con campioni fluorescenti la cui potenza è di 90 W e la tensione nominale è 220 V (+).

Secondo il GOST, la decodifica dei valori alfanumerici [XX][S]-[XXX], riportati sul corpo del dispositivo, è la seguente:

• [XX] – cifre che indicano la potenza del meccanismo di riproduzione della luce: 60 W, 90 W o 120 W;
• [C] – avviatore;
• [XXX] – tensione utilizzata per il funzionamento: 127 V o 220 V.

Per realizzare l'accensione delle lampade, i produttori stranieri producono dispositivi con diverse denominazioni.

Il fattore di forma elettronico è prodotto da molte aziende.

La più nota sul mercato nazionale è Philips, che produce avviatori dei seguenti tipi:

• S2 sono progettati per potenza 4-22 W;
• S10 – 4-65 W.

L'azienda OSRAM è orientata alla produzione di avviatori sia per il collegamento singolo di apparecchi di illuminazione, sia per quello in serie. Nel primo caso si tratta della marcatura S11 con limitazione di potenza 4-80 W, ST111 – 4-65 W. Nel secondo, ad esempio, ST151 – 4-22 W.

I modelli di avviatori disponibili sono presentati in una vasta gamma. I parametri chiave da considerare nella scelta sono valori proporzionali alle caratteristiche delle lampade fluorescenti.

Cosa considerare nella scelta?

Nel processo di scelta del meccanismo di avviamento non è sufficiente basarsi sul nome del produttore e sulla fascia di prezzo, sebbene anche questi fattori debbano essere considerati, poiché indicano la qualità del dispositivo.

In questo caso vincono gli apparecchi affidabili che si sono dimostrati positivi nella pratica. Vale la pena prestare attenzione a queste aziende: Philips, Sylvania e OSRAM.

Avviatore FS-11 del marchio Sylvania. Si adatta a lampade fluorescenti, potenza 4-65 W. Può essere utilizzato in rete a corrente alternata. Funziona secondo il principio della scarica luminescente.

I principali parametri operativi dell'avviatore sono considerate le seguenti caratteristiche tecniche:

1. Corrente di accensione. Questo valore deve essere superiore alla tensione di lavoro della lampada, ma non inferiore alla tensione di rete.
2. Tensione di base. Per il collegamento in uno schema a lampada singola si utilizza un apparecchio da 220 V, per schema a due lampade – da 127 V.
3. Livello di potenza.
4. Qualità dell'involucro e sua resistenza al fuoco.
5. Durata operativa. In condizioni di utilizzo standard, l'avviatore deve sopportare almeno 6000 accensioni.
6. Durata del riscaldamento dei catodi.
7. Tipo di condensatore utilizzato.

È inoltre necessario considerare la reattanza induttiva della bobina e il coefficiente di raddrizzamento, che determina il rapporto tra resistenza inversa e diretta in tensione continua.

Ulteriori informazioni sul dispositivo, funzionamento e collegamento del meccanismo di avviamento e regolazione delle lampade fluorescenti sono presentate in questo articolo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Aiuto nella scelta del ballast necessario per lampada fluorescente:

Avviatore per apparecchi fluorescenti: basi della marcatura e struttura del dispositivo:

Teoricamente, il tempo di funzionamento dell'avviatore è equivalente alla durata della lampada che accende. Tuttavia, è bene considerare che con il passare del tempo l'intensità della tensione di scarica luminescente diminuisce, il che influisce sul funzionamento dell'apparecchio fluorescente.

Tuttavia, i produttori raccomandano di sostituire contemporaneamente sia lo starter che la lampada. Per acquistare la modifica corretta, è opportuno inizialmente studiare le caratteristiche principali degli apparecchi.

Condivida con i lettori la sua esperienza nella scelta dello starter per lampade fluorescenti. Per favore, lasci commenti, faccia domande sull'argomento dell'articolo e partecipi alle discussioni – il modulo per i feedback si trova qui sotto.