Schéma zapojení pro zářivky s tlumivkou, s elektromagnetickým předřadníkem i pro žárovky s vypálenými topnými vlákny a užitečné tipy

Schéma zapojení zářivek je grafickým znázorněním zapojení různých částí, jejichž společný provoz zajišťuje vyzařování světla osvětlovacím zařízením.

Správně provedené zapojení zajistí maximální možnou dobu provozu svítidel, omezí nepříjemné hučení elektromagnetického předřadníku a také zajistí výraznou úsporu energie oproti žárovkám – více než patnáct procent. Zářivky při provozu vydávají mnohem méně tepla než tradiční žárovky. To umožňuje použít pro konstrukci svítidel i ty materiály, které jsou nebezpečné z hlediska snadné hořlavosti.

Připojení zářivky je mnohem obtížnější než běžné žárovky. To je způsobeno povahou produkce viditelného světla používaného pro osvětlení.

Jak probíhá proces rozsvícení zářivky?

Zářivka je druh transformátoru, který převádí světelné frekvence – okem neviditelné ultrafialové záření – na viditelné světlo vyzařované atomy látky, ze které je vyrobena vnitřní krycí vrstva lampy.

Jak zapnout zářivku

Konstrukčně je zářivka vyrobena jako hermeticky uzavřená skleněná baňka, do které je čerpána speciální směs plynů. Složení směsi je voleno tak, aby potřeba elektřiny pro proces ionizace atomů plynné směsi byla podstatně menší než potřeba pro provoz žárovky stejného výkonu.

Aby zářivka mohla sloužit jako stálý zdroj světla, je nutná stálá ionizace. Aby toho bylo dosaženo, je v systému neustále udržován doutnavý výboj nepřetržitým dodáváním požadovaného napětí do elektrod lampy.

Proces, kterým zářivky začnou svítit, se také liší od žárovek. Pro spuštění ionizačního procesu je nutný vysokonapěťový výboj, ke kterému dochází po zahřátí plynné směsi kolem elektrod. Aby tento proces probíhal, má lampa dvě tenké topné spirály. Když se na cívky přivede elektrický proud, zahřejí se a toto zahřátí usnadňuje únik aniontů – záporně nabitých částic. Napětí v síti, tedy 220 voltů, přiváděné přímo do spirálek způsobí jejich vyhoření, proto se používají spouštěcí obvody přes indukční tlumivku. V tomto prvku při přivedení střídavého napětí začnou docházet k elektromagnetickým procesům, které omezují proud protékající obvodem, což má za následek omezení síťového napětí. K zahájení tohoto procesu je na elektrody aplikován vysokonapěťový impuls.

Indukční tlumivka zároveň slouží jako vysokonapěťový generátor impulzů, který způsobuje rozpad plynné směsi uvnitř zářivky. Vysoká elektromotorická síla je generována vnitřní samoindukcí tlumivky. Pro získání impulsu je nutné zařadit do obvodu prvek, který zajistí krátkodobé přerušení obvodu. Tuto funkci plní elektrický startér.

Obecně lze tedy tok elektrického proudu v zapnuté zářivce schematicky znázornit takto:

• síťové napětí je přiváděno do indukční tlumivky;
• po průchodu indukční tlumivkou je proud přiváděn do první topné spirály lampy;
• po průchodu první topnou spirálou jde proud do startéru – jeho kontakty se zahřívají a uzavírají a proud zahřeje topné spirály na 900˚C a poté se otevře, což způsobí vysokonapěťový impuls do škrticí klapky;
• impuls je aplikován na elektrody lampy a způsobuje poruchu a iniciaci provozu lampy.

Pro zajištění takového toku proudu jsou vytvořeny různé obvody pro připojení zářivek.

Klasický obvod využívající elektromagnetický předřadník

Kombinace škrticí klapky a startéru se také nazývá elektromagnetický předřadník. Schematicky lze tento typ zapojení znázornit ve formě obrázku níže.

Vadný plyn lze snadno zkontrolovat pomocí běžné žárovky. Jeden vodič je připojen přímo k objímce lampy a druhý vodič je připojen přes testovanou tlumivku. Pokud tlumivka funguje správně, pak když je obvod připojen k síti, kontrolka by se měla rozsvítit.

Pro zvýšení účinnosti a snížení jalového zatížení jsou do obvodu zavedeny dva kondenzátory – jsou označeny C1 a C2.

• Označení LL1 – tlumivka, někdy nazývaná předřadník.
• Označení E1 – startér, zpravidla se jedná o malou doutnavou výbojku s jednou pohyblivou bimetalovou elektrodou.

Zpočátku před přivedením proudu jsou tyto kontakty rozepnuté, takže proud v obvodu není přiváděn přímo do žárovky, ale ohřívá bimetalovou desku, která při zahřátí ohne a sepne kontakt. V důsledku toho se zvyšuje proud, který zahřívá topná vlákna v zářivce, zatímco v samotném startéru se proud snižuje a elektrody se otevírají. V předřadníku začíná samoindukční proces vedoucí k vytvoření vysokonapěťového pulzu, zajišťujícího tvorbu nabitých částic, které v interakci s fosforovým povlakem zajišťují vznik světelného záření.

Taková schémata využívající předřadník mají řadu výhod:

• nízké náklady na požadované vybavení;
• snadnost použití.

Nevýhody takových schémat zahrnují:

• “blikající” povaha emise světla;
• významná hmotnost a velké rozměry škrticí klapky;
• dlouhé zapálení zářivky;
• bzučivý zvuk plynového pedálu;
• téměř 15% ztráta energie.
• nelze použít ve spojení se zařízeními, která plynule regulují jas osvětlení;
• v mrazu je zapínání výrazně pomalejší.

Pro snížení energetických ztrát lze do obvodu zařadit kondenzátor s kapacitou až 5 μF. Připojení se provádí paralelně se sítí.

Tlumivka se vybírá přísně v souladu s pokyny pro konkrétní typ zářivky. Tím bude zajištěno, že plně plní své funkce:

• omezit hodnotu proudu při uzavření elektrod na požadované hodnoty;
• generovat napětí dostatečné k narušení plynového prostředí v žárovce;
• zajistit, aby spalování ve výtlaku bylo udržováno na stabilní, konstantní úrovni.

Nesprávný výběr povede k předčasnému opotřebení žárovek. Tlumivky mají obvykle stejný výkon jako lampa.

Mezi nejčastější chyby svítidel, která používají zářivky, lze zdůraznit následující:

• porucha tlumivky, navenek se projevuje zčernáním vinutí, roztavením kontaktů: její funkčnost si můžete sami zkontrolovat, k tomu budete potřebovat ohmmetr – odpor provozuschopného předřadníku je asi čtyřicet ohmů, pokud ohmmetr ukazuje méně než třicet ohmů – je třeba vyměnit tlumivku;
• porucha startéru – v tomto případě začne lampa svítit pouze na okrajích, začne blikat, někdy se rozsvítí kontrolka startéru, ale samotná lampa nesvítí, poruchu lze odstranit pouze výměnou startéru;
• někdy jsou všechny části obvodu v dobrém provozním stavu, ale lampa se zpravidla nezapne, důvodem je ztráta kontaktů v objímkách lamp: v nekvalitních lampách jsou vyrobeny z nekvalitních materiálů, a proto se taví – takovou poruchu lze odstranit pouze výměnou objímek držáku lamp;
• lampa bliká jako stroboskop, podél okrajů žárovky je pozorováno zčernání, záře je velmi slabá – odstranění závady: výměna lampy.

Při použití elektromagnetického předřadníku lze místo startéru použít běžné zvonkové tlačítko. Do obvodu je zařazena tak, že po jeho zmáčknutí je přivedena elektřina a po rozsvícení zářivky můžete tlačítko přestat držet.

Schéma pro připojení několika lamp

Většinou všechna svítidla nepoužívají jednu zářivku, ale několik, minimálně dvě. V tomto případě jsou prvky zapojeny do série v obvodu: Mezi fázovým a nulovým vodičem je instalován kondenzátor. Jsou zahrnuty v obvodech, aby se zabránilo rušení v obecné elektrické síti a také pro kompenzaci výsledného jalového výkonu.

Nevýhodou tohoto schématu je paralelní zapojení. Pokud dojde k poruše jednoho prvku obvodu, nebudou fungovat ani všechny ostatní.

Použití elektronického předřadníku pro připojení zářivek

Dnes jsou taková schémata pro připojení lamp se zářivkami nejběžnější. Nemají nevýhody, které jsou vlastní provozu lamp využívajících elektromagnetický předřadník. Mezi výhody patří, že taková schémata nevyžadují startér.

Při výběru svítidla se zářivkami je třeba dbát na kvalitu spínačů – zvýšené startovací proudy mohou způsobit slepení kontaktů.

Moderní elektronické předřadníky umožňují šetřit elektrickou energii a prodlužovat životnost žárovek. V tomto případě u takovýchto schémat zapojení, na rozdíl od schémat využívajících tlumivky, nemá světlo neblikající stroboskopický efekt. Toho je dosaženo díky skutečnosti, že provozní napětí pro lampy má frekvenci, která se liší od frekvence v sítích – až 133 kGz.

Použití mikroobvodů umožnilo výrazně snížit hmotnost startovacích zařízení a zmenšit jejich rozměry. To umožnilo přímo zabudovat předřadník do patice lampy a nabídnout spotřebitelům zářivky, které lze našroubovat přímo do běžné objímky jako žárovku.

Použití mikroobvodů umožnilo zajistit plynulé zahřívání elektrod v lampách, což nejen zvyšuje jejich provozní účinnost, ale také výrazně prodlužuje jejich životnost.

Elektronický předřadník umožňuje použití zářivek společně se zařízeními určenými pro plynulé nastavení osvětlení – stmívači.

Mezi výhody lamp, které používají toto schéma, patří použití obrázku pořadí spojovacích kontaktů na zařízení, což činí taková zařízení velmi výhodnými pro uživatele, kteří nejsou profesionálními elektrikáři.

Elektronický předřadník

Jak je patrné ze schématu zapojení, startér ve formě elektronického předřadníku je jakýmsi měničem napětí. Miniaturní invertor převádí stejnosměrný proud na vysokofrekvenční střídavý proud. Tento proud je přiváděn do topných elektrod. Intenzita ohřevu těchto elektrod se zvyšuje. Zapínání měniče se provádí tak, že v prvních stupních má aktuální frekvence vysokou frekvenci. Samotná zářivka je zařazena do obvodu, jehož rezonanční frekvence je nižší než počáteční frekvence měniče. Následně se frekvence snižuje a zvyšuje se napětí a napětí na oscilačním obvodu a na lampě, v důsledku čehož se obvod začíná blížit rezonanci. Současně se zvyšuje stupeň ohřevu elektrod. To vede k vytvoření podmínek pro výskyt výboje ve směsi plynů a luminiscenční povlak baňky začne svítit.

Elektronický předřadník je navržen tak, aby se ovládací zařízení mohlo přizpůsobit charakteristikám zářivky. To umožňuje zachovat původní světelnou charakteristiku osvětlovacího zařízení po dlouhou dobu. Jak zářivky stárnou, vyžadují stále vyšší napětí, aby dosáhly bodu počátečního vybití. Elektronický předřadník se automaticky přizpůsobí změnám, ke kterým došlo a kvalita osvětlení zůstává stejná.

Ve srovnání s plynem má elektronický předřadník několik výhod:

• poskytuje vyšší hospodárnost provozu;
• umožňuje vytvořit podmínky pro šetrný ohřev elektrod;
• zajišťuje plynulé zapínání lampy;
• použití elektronické váhy umožňuje překonat takovou nevýhodu zářivkového osvětlení, jako je blikání;
• umožňuje použití zářivek v chladných podmínkách;
• zvyšuje dočasné provozní vlastnosti;
• má mnohem menší hmotnost a rozměry.

Nevýhody elektronického předřadníku zahrnují vysoké požadavky na kvalitu komponentů a také na přesnost instalace a složitost schématu zapojení.

Jak připojit zářivku, jejíž vlákna vyhořela

Existují spínací obvody, které umožňují použití svítilny i v případech, kdy svítilna nesvítí při použití násobiče.

Pro obnovení života takové lampy stačí zařadit do obvodu před startér kondenzátor 4 μF.

Zkušení elektrikáři doporučují jednou za rok zářivku přetočit, prohodit připojovací kontakty – tento malý trik výrazně prodlužuje životnost zářivek.

Tato změna obnoví záři, ale neeliminuje blikání na okrajích.

Existují obvody pro zapínání zářivek, jejichž vlákna selhala, které nejen obnovují osvětlovací zařízení, ale také eliminují takovou nevýhodu, jako je hučení elektromagnetické tlumivky.

Jak rozsvítit zářivky bez startéru a s přepáleným vláknem najdete ve videu

S rostoucími cenami elektřiny musíme myslet na úspornější lampy. Některé z nich používají svítidla s denním světlem. Schéma zapojení zářivek není příliš složité, takže i bez speciálních znalostí elektrotechniky na to přijdete.

Princip činnosti zářivky

Zářivky využívají schopnosti rtuťových par vyzařovat ultrafialové vlny pod vlivem elektřiny. Toto záření je přenášeno do oblasti viditelné pro naše oči látkami zvanými fosfory.

Proto je obyčejná zářivka skleněná žárovka, jejíž stěny jsou potaženy fosforem. Uvnitř je také trochu rtuti. Existují dvě wolframové elektrody, které zajišťují emisi elektronů a ohřev (odpařování) rtuti. Baňka je naplněna inertním plynem, nejčastěji argonem. Záře začíná v přítomnosti rtuťových par zahřátých na určitou teplotu.

Běžné síťové napětí ale k odpaření rtuti nestačí. Pro zahájení práce se paralelně s elektrodami zapnou spouštěcí a řídicí zařízení (zkráceně předřadníky). Jejich úkolem je vytvořit krátkodobý napěťový ráz nutný ke spuštění žhavení a následně omezit provozní proud a zabránit jeho nekontrolovanému nárůstu. Tato zařízení – předřadníky – jsou ve dvou typech – elektromagnetické a elektronické. V souladu s tím se schémata liší.

Obvody se startérem

Objevily se úplně první okruhy se startéry a tlumivkami. Jednalo se (v některých verzích jsou) dvě samostatná zařízení, z nichž každé mělo svou zásuvku. V obvodu jsou také dva kondenzátory: jeden je zapojen paralelně pro stabilizaci napětí, druhý je umístěn v pouzdru startéru, prodlužuje dobu trvání startovacího impulsu. Celá tato „ekonomika“ se nazývá elektromagnetický předřadník. Schéma zářivky se startérem a tlumivkou je uvedeno na fotografii níže.

Funguje to takto:

• Když je napájení zapnuto, proud protéká induktorem a vstupuje do první wolframové cívky. Dále přes startér vstupuje do druhé spirály a opouští nulový vodič. Současně se postupně zahřívají wolframová vlákna, stejně jako kontakty startéru.
• Startér se skládá ze dvou kontaktů. Jeden je pevný, druhý pohyblivý bimetalový. V normálním stavu jsou otevřené. Při průchodu proudu se bimetalový kontakt zahřeje, což způsobí jeho ohnutí. Ohnutím se připojí k pevnému kontaktu.
• Jakmile jsou kontakty připojeny, proud v obvodu se okamžitě zvýší 2-3krát. Je omezena pouze plynem.
• Díky prudkému skoku se elektrody velmi rychle zahřejí.
• Bimetalová deska startéru se ochladí a přeruší kontakt.
• V okamžiku přerušení kontaktu dojde na induktoru k prudkému napěťovému rázu (samoindukce). Toto napětí stačí k tomu, aby elektrony prorazily argonovým prostředím. Dojde k zapálení a lampa postupně přejde do provozního režimu. Dochází k němu po odpaření veškeré rtuti.

Provozní napětí v lampě je nižší než síťové napětí, pro které je startér navržen. Proto to po zapálení nefunguje. Když lampa pracuje, její kontakty jsou otevřené a nijak se nepodílí na její činnosti.

Tento obvod se také nazývá elektromagnetický předřadník (EMB) a pracovní schéma elektromagnetického předřadníku se nazývá EMBRA. Toto zařízení se často nazývá jednoduše tlumivka.

Toto schéma zapojení zářivek má několik nevýhod:

• pulzující světlo, které negativně ovlivňuje oči a rychle se unaví;
• hluk při spouštění a provozu;
• nemožnost startu při nízkých teplotách;
• dlouhý start – od okamžiku zapnutí uplyne cca 1-3 sekundy.

Dvě trubky a dva startéry

U svítidel se dvěma zářivkami jsou dvě sady zapojeny do série:

• fázový vodič je přiveden na vstup induktoru;
• z výstupu plynu jde na jeden kontakt svítilny 1, z druhého kontaktu jde na startér 1;
• ze startéru 1 jde do druhého páru kontaktů stejné lampy 1 a volný kontakt je připojen k nulovému napájecímu vodiči (N);

Druhá trubka je také připojena: nejprve tlumivka, z ní na jeden kontakt lampy 2, druhý kontakt stejné skupiny jde do druhého spouštěče, výstup spouštěče je připojen k druhému páru kontaktů osvětlovacího zařízení 2 a volný kontakt je připojen k nulovému vstupnímu vodiči.

Stejné schéma zapojení pro dvoulampovou zářivku demonstruje video. To může usnadnit manipulaci s dráty.

Schéma zapojení pro dvě žárovky z jedné tlumivky (se dvěma startéry)

Téměř nejdražší v tomto schématu jsou tlumivky. Můžete ušetřit peníze a vyrobit si dvoulampovou lampu s jednou tlumivkou. Jak – podívejte se na video.

Elektronický předřadník

Všechny nedostatky výše popsaného schématu podnítily výzkum. V důsledku toho byl vyvinut obvod elektronického předřadníku. Nenabízí síťovou frekvenci 50 Hz, ale vysokofrekvenční oscilace (20-60 kHz), čímž eliminuje pro oči velmi nepříjemné blikání světla.

Elektronický předřadník vypadá jako malý blok s odstraněnými svorkami. Uvnitř je jeden plošný spoj, na kterém je celý obvod sestaven. Blok má malé rozměry a montuje se do těla i té nejmenší lampy. Parametry jsou zvoleny tak, aby spuštění proběhlo rychle a tiše. K práci nepotřebujete žádná další zařízení. Jedná se o tzv. bezstartérový spínací obvod.

Každé zařízení má na zadní straně schéma. Okamžitě ukazuje, kolik lamp je k němu připojeno. Informace jsou duplikovány i v nápisech. Je uveden výkon žárovek a jejich počet, jakož i technické vlastnosti zařízení. Například jednotka na fotografii výše může sloužit pouze jedné lampě. Schéma jeho zapojení je vpravo. Jak vidíte, není nic složitého. Vezměte vodiče a připojte vodiče k uvedeným kontaktům:

• Připojte první a druhý kontakt výstupu bloku k jednomu páru kontaktů lampy:
• podávejte třetího a čtvrtého druhému páru;
• napájení vstupu.

Vše. Lampa je funkční. Obvod pro připojení dvou zářivek k elektronickým předřadníkům není o moc složitější (viz obvod na fotografii níže).

Výhody elektronických předřadníků jsou popsány ve videu.

Stejné zařízení je zabudováno do patice zářivek se standardními paticemi, kterým se také říká „ekonomické žárovky“. Jedná se o podobné osvětlovací zařízení, jen značně upravené.