Starter für Leuchtstofflampen: Aufbau, Funktionsweise, Kennzeichnung + Auswahltipps

Der Starter für Leuchtstofflampen gehört zur Ausstattung des elektromagnetischen Vorschaltgeräts (EMVG) und dient zum Zünden der Quecksilberlampe.

Jedes von einem bestimmten Hersteller produzierte Modell weist unterschiedliche technische Eigenschaften auf, wird jedoch für Leuchten verwendet, die ausschließlich mit Wechselstrom und einer maximalen Frequenz von 65 Hz betrieben werden.

Wir möchten Ihnen erläutern, wie ein Starter für Leuchtstofflampen aufgebaut ist und welche Rolle er in der Leuchte spielt. Darüber hinaus werden wir die Besonderheiten verschiedener Startervorrichtungen beschreiben und erklären, wie Sie das passende Gerät auswählen.

Wie ist die Vorrichtung aufgebaut?

Grundsätzlich ist der Starter (der Zünder) recht einfach. Das Element ist eine kleine Gasentladungslampe, die bei niedrigem Gasdruck und geringem Strom eine Glimmentladung erzeugen kann.

Dieser kleine Glaskolben ist mit einem Inertgas – einer Mischung aus Helium oder Neon – gefüllt. In ihm sind bewegliche und feste Metallelektroden eingeschmolzen.

Alle Elektrodenspiralen der Lampe sind mit zwei Klemmenblöcken ausgestattet. Eine der Klemmen jedes Kontakts ist im Stromkreis des elektromagnetischen Vorschaltgeräts verwendet. Die übrigen sind an die Kathoden des Starters angeschlossen.

Der Abstand zwischen den Elektroden des Starters ist gering, daher kann er durch die Netzspannung leicht durchschlagen werden. Dabei entsteht ein Strom, und die Elemente, die in einem Stromkreis mit einem bestimmten Widerstand enthalten sind, werden erhitzt. Der Starter gehört genau zu diesen Elementen.

Die Konstruktionen von Startern für Leuchtstofflampen haben praktisch einen identischen Aufbau: 1 – Drossel; 2 – Glaskolben; 3 – Quecksilberdampf; 4 – Klemmen; 5 – Elektroden; 6 – Gehäuse; 7 – Bimetallkontakt; 8 – Inertgassubstanz; 9 – Wolframglühfäden der Leuchtstofflampe; 10 – Quecksilbertropfen; 11 – Lichtbogenentladung im Kolben (+)

Der Kolben befindet sich in einem Gehäuse aus Kunststoff oder Metall, das als Schutzgehäuse dient. Bei einigen Modellen befindet sich oben auf dem Deckel zusätzlich ein spezielles Sichtloch.

Als am meisten nachgefragtes Material für die Herstellung des Blocks gilt Kunststoff. Die ständige Einwirkung hoher Temperaturen wird durch eine spezielle Imprägnierung – den Leuchtstoff – ermöglicht.

Die Vorrichtungen werden mit einem Paar Füßchen hergestellt, die als Kontakte dienen. Sie sind aus verschiedenen Metallarten gefertigt.

Je nach Bauart können die Elektroden symmetrisch beweglich oder asymmetrisch mit einem beweglichen Element sein. Ihre Anschlüsse führen durch die Lampenfassung.

Parallel zu den Elektroden des Kolbens ist ein Kondensator mit einer Kapazität von 0,003-0,1 µF geschaltet. Dies ist ein wichtiges Element, das die Funkstörungen reduziert und auch am Zündvorgang der Lampe beteiligt ist.

Ein zwingendes Bauteil der Vorrichtung ist ein Kondensator, der Extraströme glätten und gleichzeitig die Elektroden des Geräts öffnen kann, um den zwischen den stromführenden Elementen entstehenden Lichtbogen zu löschen.

Ohne diesen Mechanismus besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit des Verschweißens der Kontakte bei Lichtbogenbildung, was die Lebensdauer des Starters erheblich verkürzt.

Im Haushalt sind am häufigsten Vorschaltgeräte mit einem symmetrischen Kontaktsystem und einer Startelektronik verbreitet. Solche Modelle sind weniger anfällig für Spannungseinbrüche im Stromnetz.

Die ordnungsgemäße Funktion des Starters hängt von der Netzspannung ab. Bei einem Absinken der Nennwerte auf 70-80 % kann die Leuchtstofflampe nicht zünden, da eine ausreichende Erwärmung der Elektroden nicht erfolgt.

Bei der Auswahl des geeigneten Starters, unter Berücksichtigung des konkreten Modells der Leuchtstofflampe (fluoreszierend oder LL), ist es erforderlich, zusätzlich die technischen Eigenschaften jeder Art zu analysieren und sich für den Hersteller zu entscheiden.

Funktionsprinzip des Geräts

Nachdem die Netzspannung an das Beleuchtungsgerät angelegt wurde, durchläuft die Spannung die Windungen der Drossel der Leuchtstofflampe und den Glühfaden, der aus Wolframeinkristallen besteht.

Anschließend wird sie an die Kontakte des Starters angelegt und erzeugt zwischen ihnen eine Glimmentladung, wobei ein Leuchten des Gasmediums durch dessen Erwärmung hervorgerufen wird.

Da das Gerät noch einen weiteren Kontakt – einen Bimetallkontakt – besitzt, reagiert dieser ebenfalls auf Änderungen und beginnt sich zu biegen, wobei er seine Form verändert. Auf diese Weise schließt dieser Elektrode den Stromkreis zwischen den Kontakten.

Die Stromstärke der gebildeten Glimmentladung variiert zwischen 20 und 50 mA, was völlig ausreicht, um den Bimetallelektroden zu erwärmen, der für das Schließen des Stromkreises verantwortlich ist (+).

Der in der elektrischen Schaltung des Leuchtstoffgeräts gebildete geschlossene Stromkreis führt Strom durch sich hindurch und erhitzt die Wolframfäden, die daraufhin beginnen, Elektronen von ihrer erhitzten Oberfläche zu emittieren.

Auf diese Weise entsteht eine thermische Elektronenemission. Gleichzeitig erfolgt die Erhitzung der im Kolben befindlichen Quecksilberdämpfe.

Ein gebildeter Elektronenfluss trägt dazu bei, die vom Netz an die Schützkontakte angelegte Spannung etwa um die Hälfte zu reduzieren. Die Intensität der Glimmentladung beginnt mit der Heiztemperatur zu sinken.

Die Bimetallplatte verringert ihren Verformungsgrad und unterbricht dadurch die Kette zwischen Anode und Kathode. Der Stromfluss durch diesen Abschnitt wird gestoppt.

Die Änderung seiner Werte löst im Inneren der Drosselspule im leitenden Stromkreis die Entstehung einer elektromotorischen Induktionskraft aus.

Der Bimetallkontakt reagiert sofort, indem er einen kurzzeitigen Entladungsimpuls in der daran angeschlossenen Schaltung erzeugt: zwischen den Wolframdrähten der Leuchtstofflampe.

Sein Wert erreicht mehrere Kilovolt, was ausreicht, um das inerte Gasgemisch mit erhitzten Quecksilberdämpfen zu durchschlagen. Zwischen den Lampenenden entsteht ein Lichtbogen, der ultraviolette Strahlung erzeugt.

Da dieses Lichtspektrum für den Menschen unsichtbar ist, enthält die Lampenkonstruktion einen Leuchtstoff, der das Ultraviolett absorbiert. Dadurch wird ein normaler Lichtstrom sichtbar.

Bei einer Änderung des Stroms im Stromkreis oder dessen vollständigem Erlöschen ändert sich proportional der magnetische Fluss durch die Oberfläche der Platte, die diesen Kreis begrenzt, und führt zur Erregung einer Selbstinduktions-EMK in dieser Schaltung.

Die Spannung am parallel zur Lampe geschalteten Starter reicht jedoch nicht aus, um eine Glimmentladung zu bilden, daher bleiben die Elektroden während der Leuchtzeit der Lampe in geöffneter Position. Danach wird der Starter im Arbeitskreis nicht mehr verwendet.

Da die Stromwerte nach der Erzeugung des Leuchtens begrenzt werden müssen, wird ein elektromagnetisches Vorschaltgerät in den Stromkreis eingeführt. Aufgrund seines induktiven Widerstands fungiert es als Begrenzungsvorrichtung, die Schäden an der Lampe verhindert.

Arten von Startern für Leuchtstofflampen

Je nach Arbeitsweise werden Startgeräte in drei Haupttypen unterteilt: elektronische, thermische und Glimmentladungsstarter. Obwohl sich die Mechanismen in den Konstruktionselementen und Arbeitsprinzipien unterscheiden, erfüllen sie identische Funktionen.

Elektronischer Starter

Die in der Kontaktsystem der Starter ablaufenden Prozesse sind nicht steuerbar. Darüber hinaus hat die Umgebungstemperatur einen erheblichen Einfluss auf ihre Funktion.

Zum Beispiel verlangsamt sich bei Temperaturen unter 0°C die Erwärmungsgeschwindigkeit der Elektroden, entsprechend benötigt das Gerät mehr Zeit zum Zünden des Lichts.

Auch können die Kontakte beim Erhitzen miteinander verschweißen, was zu Überhitzung und Zerstörung der Lampenwendeln, also zur Beschädigung der Lampe, führt.

Die meisten Modelle elektronischer Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen basieren auf dem Chip UBA 2000T. Dieser Gerätetyp verhindert eine Überhitzung der Elektroden, wodurch die Lebensdauer der Lampenkontakte und somit auch ihre Betriebsdauer erheblich verlängert wird.

Auch korrekt funktionierende Geräte nutzen sich mit der Zeit ab. Sie halten die Glühfäden der Lampenkontakte länger heiß und verringern dadurch ihre Lebensdauer.

Um solche Nachteile zu beseitigen, wurden in der Halbleiter-Mikroelektronik der Starter komplexe Konstruktionen mit Mikroschaltungen eingesetzt. Sie ermöglichen es, die Anzahl der Zyklen des simulierten Schließvorgangs der Starterelektroden zu begrenzen.

Bei den meisten auf dem Markt erhältlichen Modellen besteht die Schaltung eines elektronischen Starters aus zwei Funktionsblöcken:

• Steuerschaltung;
• Hochspannungsschaltblock.

Als Beispiel sei der elektronische Zündchip UBA2000T von PHILIPS und der Hochspannungsthyristor TN22 von STMicroelectronics genannt.

Das Funktionsprinzip eines elektronischen Starters beruht auf dem Öffnen des Stromkreises durch Erwärmung. Einige Modelle bieten den wesentlichen Vorteil einer Bereitschaftszündfunktion.

Somit erfolgt das Öffnen der Elektroden in der erforderlichen Spannungsphase und bei optimalen Temperaturwerten der Kontaktheizung.

Die Halbleiterbauelemente des elektronischen Vorschaltgeräts müssen hinsichtlich der wichtigsten Betriebsparameter passen, nämlich dem Verhältnis von Leistung und Netzspannung des angeschlossenen Leuchtmittels.

Wichtig ist, dass sich ein solcher Mechanismus bei Lampenschäden und fehlgeschlagenen Startversuchen abschaltet, wenn die Anzahl der Versuche 7 erreicht. Daher kann von einem vorzeitigen Ausfall des elektronischen Starters keine Rede sein.

Sobald die Lampe durch eine funktionierende ersetzt wird, kann das Gerät den Startvorgang der Leuchtstofflampe wieder aufnehmen. Der einzige Nachteil dieser Variante ist der hohe Preis.

In einer Schaltung mit Starter können symmetrierte Drosseln mit einer in identische Abschnitte unterteilten Wicklung verwendet werden, die mit gleicher Windungszahl auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind, als zusätzliche Methode zur Reduzierung von Funkstörungen.

Heutzutage haben die hergestellten Vorschaltgeräte eine Stabkernbauweise. Der magnetische Draht wird aus Stahlblechen gestanzt. In der Regel haben solche Drosseln zwei symmetrische Wicklungen.

Alle Spulenbereiche sind in Reihe mit einem der Lampenkontakte verbunden. Beim Einschalten arbeiten beide Elektroden unter denselben technischen Bedingungen, wodurch der Störungsgrad verringert wird.

Thermischer Starter

Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal von thermischen Startern ist die lange Zündzeit von Leuchtstofflampen. Ein solcher Mechanismus verbraucht während des Betriebs viel Strom, was sich negativ auf seine Energieeffizienz auswirkt.

Der thermische Starter wird auch als thermobimetallischer Starter bezeichnet. Das Aufheizen der Kontakte erfolgt verzögert, was sich positiv auf den Betrieb der Leuchte in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen auswirkt.

In der Regel wird dieser Typ bei niedrigen Temperaturbedingungen eingesetzt. Der Funktionsablauf unterscheidet sich wesentlich von anderen Arten.

Bei Stromausfall sind die Elektroden des Geräts geschlossen, bei Stromzufuhr wird ein Impuls mit hoher Spannung erzeugt.

Glimmstarter

Startmechanismen, die auf dem Prinzip der Glimmentladung basieren, verfügen in ihrer Konstruktion über bimetallische Elektroden.

Sie bestehen aus Metalllegierungen mit unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten beim Erhitzen der Platte.

Ein Nachteil des Glimmentladungsstarters ist der niedrige Spannungsimpuls, wodurch die Zuverlässigkeit des Zündens der Leuchtstofflampe nicht ausreichend ist.

Die Möglichkeit der Lampenzündung wird durch die Dauer der vorhergehenden Kathodenheizung und die Stromstärke bestimmt, die zum Zeitpunkt der Unterbrechung des Starterkontaktkreises durch die Leuchte fließt.

Wenn der Starter beim ersten Versuch die Lampe nicht zündet, wiederholt er die Versuche automatisch, bis die Lampe aufleuchtet.

Daher werden solche Geräte nicht bei niedrigen Temperaturen oder ungünstigen Klimabedingungen, wie z. B. hoher Luftfeuchtigkeit, eingesetzt.

Wenn die optimale Erwärmung des Kontaktsystems nicht gewährleistet wird, benötigt die Lampe viel Zeit zum Zünden oder fällt aus. Gemäß den GOST-Normen sollte die vom Starter benötigte Zündzeit 10 Sekunden nicht überschreiten.

Startgeräte, die ihre Funktion mittels des thermischen Prinzips oder der Glimmentladung erfüllen, sind zwingend mit einem zusätzlichen Gerät, einem Kondensator, ausgestattet.

Rolle des Kondensators in der Schaltung

Wie bereits erwähnt, befindet sich der Kondensator im Gehäuse des Geräts parallel zu dessen Kathoden.

Dieses Element erfüllt zwei Hauptaufgaben:

1. Er reduziert die elektromagnetischen Störungen im Funkwellenbereich, die durch den Kontakt des Elektrodensystems des Starters und durch die von der Lampe erzeugten Störungen verursacht werden.
2. Er beeinflusst den Zündvorgang der Leuchtstofflampe.

Ein solcher zusätzlicher Mechanismus reduziert die Höhe der beim Öffnen der Starterkathoden erzeugten Impulsspannung und verlängert deren Dauer.

Kondensator verringert die Wahrscheinlichkeit des Verklebens der Kontakte. Wenn in der Vorrichtung kein Kondensator vorgesehen ist, steigt die Spannung an der Lampe recht schnell an und kann mehrere tausend Volt erreichen. Diese Bedingungen verringern die Zuverlässigkeit der Lampenzündung.

Da die Verwendung eines Unterdrückungsgeräts keine vollständige Beseitigung elektromagnetischer Störungen ermöglicht, werden am Eingang der Schaltung zwei Kondensatoren mit einer Gesamtkapazität von mindestens 0,016 µF eingefügt. Sie werden in Reihe geschaltet, wobei der Mittelpunkt geerdet ist.

Hauptnachteile von Startern

Der Hauptnachteil von Startern ist die Unzuverlässigkeit der Konstruktion. Ein Ausfall des Startmechanismus führt zu einem Fehlstart – es sind mehrere Lichtblitze sichtbar, bevor der volle Lichtstrom einsetzt. Diese Störungen verringern die Lebensdauer der Wolframfäden der Lampe.

Startgeräte verursachen erhebliche Energieverluste und verringern den Wirkungsgrad der Lampe. Zu den Nachteilen zählen auch die Abhängigkeit von der Spannung und eine erhebliche Streuung der Ansprechzeit der Elektroden.

Bei Leuchtstofflampen steigt mit der Zeit die Betriebsspannung, während beim Starter mit zunehmender Lebensdauer die Zündspannung der Glimmentladung sinkt. Somit kann die eingeschaltete Lampe ein Auslösen des Starters bewirken, wodurch das Licht erlischt.

Die geöffneten Kontakte des Starters zünden das Licht erneut. All diese Vorgänge laufen in Bruchteilen von Sekunden ab, und der Benutzer kann nur ein Flackern beobachten.

Der pulsierende Effekt reizt die Netzhaut des Auges und führt außerdem zur Überhitzung der Drossel, zu einer Verringerung ihrer Lebensdauer und zum Ausfall der Lampe.

Die gleichen negativen Folgen sind auch bei einer erheblichen Streuung der Kontaktzeit zu erwarten. Diese ist oft nicht ausreichend für eine vollständige Vorheizung der Lampenkathoden.

Infolgedessen zündet das Gerät erst nach einer Reihe von Versuchen, die mit einer verlängerten Dauer der Übergangsprozesse einhergehen.

Wenn der Starter in den Stromkreis einer Einlampenschaltung eingebunden ist, besteht in diesem Fall keine Möglichkeit, die Lichtpulsation zu reduzieren.

Um den negativen Effekt zu verringern, wird empfohlen, solche Schaltungen nur in Räumen zu verwenden, in denen Lampengruppen (2–3 Stück) eingesetzt werden, die auf verschiedene Phasen eines Drehstromkreises geschaltet werden müssen.

Entschlüsselung der Kennzeichnungswerte

Es gibt keine allgemein anerkannte Abkürzung für Startermodelle inländischer und ausländischer Hersteller. Daher betrachten wir die Grundlagen der Bezeichnungen getrennt.

Die Dekodierung des Werts 90C-220 bedeutet: Starter für Leuchtstofflampen mit einer Leistung von 90 W und einer Nennspannung von 220 V (+)

Gemäß GOST erfolgt die Entschlüsselung der alphanumerischen Werte [XX][C]-[XXX] auf dem Gehäuse des Geräts wie folgt:

• [XX] – Ziffern, die die Leistung des Lichterzeugungsmechanismus angeben: 60 W, 90 W oder 120 W;
• [S] – Starter;
• [XXX] – Spannung, die für den Betrieb verwendet wird: 127 V oder 220 V.

Für die Zündung der Lampen bringen ausländische Entwickler Vorrichtungen mit verschiedenen Bezeichnungen auf den Markt.

Der elektronische Formfaktor wird von vielen Firmen hergestellt.

Die auf dem heimischen Markt bekannteste ist Philips, die Starter der folgenden Typen herstellt:

• S2 sind für eine Leistung von 4-22 W ausgelegt;
• S10 – 4-65 W.

Das Unternehmen OSRAM konzentriert sich auf die Herstellung von Startern sowohl für den Einzelanschluss von Leuchten als auch für den Reihenanschluss. Im ersten Fall handelt es sich um die Kennzeichnung S11 mit einer Leistungsbegrenzung von 4-80 W, ST111 – 4-65 W. Im zweiten Fall z. B. ST151 – 4-22 W.

Die erhältlichen Startermodelle sind in einer breiten Palette vertreten. Die wichtigsten Parameter, die bei der Auswahl berücksichtigt werden, sind die entsprechenden Werte der Eigenschaften von Leuchtstofflampen.

Worauf sollten Sie bei der Auswahl achten?

Bei der Auswahl des Startmechanismus reicht es nicht aus, sich nur auf den Namen des Entwicklers und die Preisklasse zu stützen, obwohl auch diese Faktoren berücksichtigt werden sollten, da sie auf die Qualität des Geräts hinweisen.

In diesem Fall gewinnen zuverlässige Geräte, die sich in der Praxis bewährt haben. Sie sollten auf folgende Unternehmen achten: Philips, Sylvania und OSRAM.

Der Starter FS-11 der Marke Sylvania. Er ist für Leuchtstofflampen mit einer Leistung von 4-65 W geeignet. Kann in Wechselstromnetzen verwendet werden. Funktioniert nach dem Prinzip der Glimmentladung.

Als die grundlegenden Betriebsparameter des Starters gelten die folgenden technischen Merkmale:

1. Zündstrom. Dieser Wert sollte höher als die Betriebsspannung der Lampe, aber nicht niedriger als die Netzspannung sein.
2. Basisspannung. Bei einer Einlampenschaltung wird ein Gerät mit 220 V verwendet, bei einer Zweilampenschaltung mit 127 V.
3. Leistungsniveau.
4. Qualität des Gehäuses und seine Feuerbeständigkeit.
5. Betriebslebensdauer. Unter Standardbedingungen sollte der Starter mindestens 6000 Einschaltungen aushalten.
6. Dauer der Kathodenaufheizung.
7. Typ des verwendeten Kondensators.

Außerdem müssen der induktive Widerstand der Spule und der Gleichrichtungsfaktor berücksichtigt werden, der für das Verhältnis von Sperrwiderstand zu Durchlasswiderstand bei Gleichspannung verantwortlich ist.

Weitere Informationen über Aufbau, Funktion und Anschluss des Vorschaltgeräts von Leuchtstofflampen sind in diesem Artikel enthalten.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Hilfe bei der Auswahl des erforderlichen Vorschaltgeräts für Leuchtstofflampen:

Starter für Leuchtstoffgeräte: Grundlagen der Kennzeichnung und der konstruktive Aufbau des Geräts:

Theoretisch entspricht die Betriebsdauer des Starters der Lebensdauer der Lampe, die er zündet. Dennoch sollte bedacht werden, dass mit der Zeit die Intensität der Glimmentladungsspannung abnimmt, was sich auf den Betrieb der Leuchtstofflampe auswirkt.

Die Hersteller empfehlen jedoch, sowohl den Starter als auch die Lampe gleichzeitig auszutauschen. Um die richtige Modifikation zu erwerben, sollten Sie zunächst die wichtigsten Parameter der Geräte prüfen.

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