ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

Что представляет собой балласт

Балласт для ЛДС (ламп дневного света) относится к категории пускорегулирующих устройств, которые используются в качестве ограничителя тока. Необходимость в них возникает, если электрической нагрузки недостаточно для эффективного ограничения потребляемого тока.

В качестве примера можно привести обычный источник света, относящийся к категории газоразрядных. Он представляет собой устройство, у которого отрицательное сопротивление.

В зависимости от реализации, балласт может представлять собой:

  • обычное сопротивление ;
  • емкость (обладающую реактивным сопротивлением), а также дроссель;
  • аналоговые и цифровые схемы.

Рассмотрим варианты реализации, получившие наибольшее распространение.

Как работает ЛЛ с электронным балластом

Для понятия принципов работы лампы дневного света необходимо изучить ее устройство. Она состоит из тонкой цилиндрической колбы из стекла, которая имеет разные формы и диаметры. Люминесцентные лампы бывают нескольких видов:

  • U-образные;
  • прямые;
  • кольцевые;
  • компактные (со специальными цоколями Е14, а также Е27).

Все они имеют разный внешний вид, однако их объединяет наличие электродов, люминесцентного покрытия и закачанного инертного газа с парами ртути внутри. Электроды являются небольшими спиралями, раскаляющимися на небольшой временной промежуток, зажигая, таким образом, газ, благодаря которому тот люминофор, который нанесен на стенки лампы светиться.

Известно, что спирали для розжига небольшого размера, поэтому стандартное напряжение, которое есть в домашней электросети, не подходит для них. Поэтому, в этих целях пользуются специализированными приборами под названием дроссели, с их помощью ограничивается сила тока до нужного значения, благодаря их индуктивному сопротивлению.

Во время работы на клеммы подается напряжение 220В, проходящее через дроссель прямо на первую спираль данной лампы. Потом она переходит на стартер, срабатывающий, а также пропускающий ток на спираль, которая подключена к сетевой клемме. Это демонстрирует схема подключения ламп дневного света.

Достаточно часто на входных клеммах может устанавливаться конденсатор, который играет роль специализированного сетевого фильтра. Именно благодаря его работе, частица реактивной мощности, вырабатываемой в процессе работы дросселем, гасится. В результате получается, что лампа потребляет меньшее количество электроэнергии.

Схема подключения балластника к ЛЛ

Обратите внимание на эту схему подключения. Маркировка LL1 – это балластник.
Внутри ламп дневного света находится газовая среда. С увеличением тока напряжение между электродами в лампе постепенно падает, а сопротивление отрицательное. Балласт используется как раз для того, чтобы ограничивать ток, а также создает повышенное кратковременное напряжение зажигания ламп, так как в обычной сети его не хватает. Этот элемент еще называют дросселем.

В подобном устройстве используется стартер – небольшая лампа тлеющего разряда (Е1). В ней находятся два электрода. Один из них – биметаллический (подвижный).

В исходном положении они разомкнуты. Замыкая контакт SA1 и подавая напряжение на схему, ток сначала не проходит через источник освещения, а вот в стартере между двумя электродами появляется тлеющий разряд. Происходит нагрев электродов, и биметаллическая пластина в результате выгибается, замыкая контакт. Проходящий через балласт ток возрастает, нагревая электроды люминесцентной лампы.

Далее электроды в стартере размыкаются. Возникает процесс самоиндукции. Дроссель создает высокий импульс напряжения, который и зажигает ЛЛ. Через нее проходит номинальный ток, но затем он падает в два раза из-за снижения напряжения на дросселе. Электроды стартера остаются в разомкнутом положении до того, пока горит лампочка. А конденсаторы С2 и С1 увеличивают КПД и уменьшают реактивные нагрузки.

Подключение люминесцентных ламп

Плюсы классического электромагнитного балласта:

  • низкая стоимость;
  • простота в использовании.

Минусы ЭмПРА:

  • шум работающего дросселя;
  • мерцание ЛЛ;
  • долгое зажигание лампы;
  • вес и крупные габариты;
  • до 15 % потерь энергии из-за опережения переменного напряжения тока по фазе (коэффициент мощности);
  • плохое включение в среде с низкой температурой.

На заметку! Проблему энергопотерь можно решить подключением (параллельно сети) конденсатора с емкостью 3-5 мкФ.

Из-за массы недостатков электромагнитного балласта создали новый, более долговечный и технологичный ЭПРА.
Это единый электронный блок питания. Сейчас он самый распространенный, так как лишен недостатков, имеющихся в ЭмПРА. К тому же он работает без стартеров.

Для примера, возьмем схему любого электронного балласта.

ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

Схема электронного балласта для люминесцентных ламп

Входящее напряжение выпрямляется, как обычно, диодами VD4-VD7. Затем идет фильтрующий конденсатор С1. Его емкость зависит от мощности лампы. Обычно руководствуются расчетом: 1 мкФ на 1 Вт мощности потребителя.

Далее заряжается конденсатор С4 и пробивается динистор CD1. Образующийся импульс напряжения задействует транзистор Т2, после чего в работу подключается полумостовой автогенератор из трансформатора TR1 и транзисторов Т1 и Т2.

Электроды лампы начинают разогреваться. К этому добавляется колебательный контур, входящий в электрический резонанс перед разрядкой из дросселя L1, генератора и конденсаторов С2 и С3. Его частота составляет около 50 кГц. Как только конденсатор С3 заряжается до напряжения запуска, интенсивно нагреваются катоды, и происходит плавное зажигание ЛЛ.

Плюсы электронных балластов:

  • малый вес и небольшие габариты за счет высокой частоты;
  • высокая светоотдача благодаря повышенному КПД;
  • нет миганий у ЛЛ;
  • защита лампы от перепадов напряжения;
  • отсутствие шума при работе;
  • долговечность благодаря оптимизации режима запуска и работы;
  • есть возможность установить моментальный пуск или с задержкой.

Минус электронных балластов – только лишь высокая стоимость.

Да, ничего вечного не бывает. Ломаются и они. А вот ремонт электронного балласта куда сложнее, нежели чем электромагнитного.
Здесь нужны навыки в пайке и знания радиодела. И не помешает также знать, как проверить электронный балласт на работоспособность, если нет заведомо рабочей ЛЛ.

Снимите лампу со светильника. Замкните выводы нитей накала, например, скрепкой. И между ними подключите лампу накаливания. См. рисунок ниже.

При подаче питания исправный балласт зажжет лампочку.

Чаще всего в электронном балласте «вылетают» 5 деталей:

  1. Предохранитель (резистор на 2-5 Ом).
  2. Диодный мост.
  3. Транзисторы. Вместе с ними по цепи могут сгореть и резисторы номиналом 30 Ом. Выходят из строя они в основном из-за скачков напряжения.
  4. Чуть реже обнаруживается пробой конденсатора, соединяющего нити накаливания. Его емкость – всего 4,7 нФ. В дешевых светильниках ставят такие пленочные конденсаторы с рабочим напряжением 250 – 400 В. Этого очень мало, поэтому лучше заменить их на конденсаторы той же емкости, только с напряжением 1,2 кВ, а то и 2 кВ.
  5. Динистор. Часто обозначается как DB3 или CD1. Проверить его без специального оборудования нельзя. Поэтому, если все элементы на плате целы, а балласт по-прежнему не работает, попробуйте поставить другой динистор.

Если у вас нет знаний и опыта в электронике, лучше просто замените свой балласт на новый. Сейчас каждый из них выпускается с инструкцией и схемой на корпусе. Внимательно ознакомившись с ней, вы сможете без труда подключить балласт самостоятельно.

LL люминесцентная лампа мощностью 4-58 Вт

St стартер OSRAM ST111 или PHILIPS S10 с рабочим напряжением 220 В

V электромагнитный ПРА мощностью 4-58 Вт

К конденсатор компенсационный

U N напряжение 220 В
При использовании данной схемы люминисцентной лампы мощность ЭМПРА должна соответствовать мощности лампы. ЭМПРА в стартерных схемах подключается последовательно лампе и служит для ограничения роста тока в лампе (и таким образом предохраняет ее от перегорания).

По схожей стартерной схеме можно включать две люминесцентные лампы последовательно – такая схема включения носит название “тандемной” схемы включения ламп дневного света.

LL люминесцентная лампа мощностью 4 Вт, 6 Вт, 8 Вт, 15 Вт, 18 Вт

St стартер OSRAM ST151 или PHILIPS S2 с рабочим напряжением 127 В

V ПРА мощностью 8 Вт, 18 Вт, 36 Вт

U N напряжение 220 В

При использовании данной схемы включения мощность электромагнитного ПРА должна в два раза превышать мощность одной лампы. В общем эта схема всегда приводится на дросселе. Там же написана мощность используемой люминисцентной лампы, а иногда и тип стартера приведен. Тип дросселя
должен соответствовать типу включаемой лампы, иначе лампа может оказаться перегружена и перегорит намного раньше своего срока. Хотя в зависимости от комплектов есть и вполне живучие несоответствующие экземпляры лампа- дроссель ПРА .

Параллельно с лампой и ПРА на входе сети в схему обычно включают фазокомпенсирующий конденсатор , емкость которого зависит от типа люминесцентной лампы, в противном случае нерационально используется электросеть, так как через провода люминесцентного светильника течет удвоенный ток, сдвинутый по фазе относительно напряжения сети на 90°. Фазокомпенсирующий конденсатор позволяет “вернуть” амплитуду и фазу тока к их необходимым значениям.

В схемах зажигания люминесцентной лампы применяется специальный пускатель – стартер (St), представляющий собой биметаллический контакт. В нормальном состоянии он разомкнут и начинает замыкаться только, если на схему подано питание, и лампа не горит. Как только лампа зажигается, напряжение на стартере снижается, и он возвратится в исходное (“холодное”) состояние.

При последовательном подключении ламп дневного света, при перегорании одной из ламп гаснут обе. Существует самый простой способ преодолеть эту проблему – использовать специальный балласт, в котором для зажигания ламп используется только один стартер, но на 220 В. Стартер в этой схеме срабатывает так же быстро, как и в одноламповых схемах, причем число “миганий” ламп также снижается.

Преимущества

  • Люминесцентная лампа с ЭПРА включается быстро, но плавно.
  • Она не моргает и не шумит.
  • Коэффициент мощности – 0,95.
  • Новый блок практически не греется по сравнению с устаревшим, а это прямая экономия электрического тока до 22%.
  • Новый пусковой блок снабжен несколькими видами защиты лампы, что повышает ее пожарную безопасность, безопасность эксплуатации, а также продлевает в несколько раз срок службы.
  • Обеспечение плавного свечения, без мерцания.

Конструкция и принцип работы ЭПРА

Главное преимущество схемы балласта для люминесцентных ламп заключается в экономии энергии, потребляемой источником света (до 20%) и увеличении срока её службы. Потратив деньги на покупку ЭПРА, мы экономим на электроэнергии и приобретении новых ламп в будущем. К преимуществам также можно отнести бесшумность, мягкость пуска и простоту установки.

Воспользовавшись прилагаемой к устройству инструкцией, компактную микросхему электронного балласта удастся без проблем установить в светильник. Заменив ею традиционный дроссель, стартер и конденсатор, мы позволим лампе стать более экономной.

  1. Фильтр электромагнитных помех, который устраняет помехи, приходящие со стороны сети. А также гасит электромагнитные импульсы самой лампы, которые могут негативно влиять на человека и окружающие бытовые приборы. Например, создавать помехи в работе телевизора или радиоприёмника.
  2. Задача выпрямителя — преобразовывать постоянный ток сети в переменный, подходящий для питания лампы.
  3. Коррекция коэффициента мощности – схема, отвечающая за контроль сдвига по фазе переменного тока, проходящего через нагрузку.
  4. Сглаживающий фильтр предназначен для снижения уровня пульсации переменного тока.
Предлагаем ознакомиться  Что такое аспирация систем вентиляции

Эпра для люминесцентных ламп

Как известно, выпрямитель идеально выпрямить ток не в состоянии. На выходе из него пульсация может составлять от 50 до 100 Гц, что неблагоприятно сказывается на работе лампы.

  • Инвертор используется полумостовой (для небольших ламп) или мостовой с большим количеством полевых транзисторов (для мощных ламп). КПД у первого типа относительно невысокий, но это компенсируется микросхемами-драйверами. Основная задача узла – преобразование постоянного тока в переменный.

    Перед тем, как выбрать энергосберегающую лампочку. рекомендуется изучить технические характеристики её разновидностей, их преимущества и недостатки. Особое внимание следует уделить месту установки компактной люминесцентной лампы. Очень частое включение-выключение или морозная погода на улице значительно сокращают продолжительность работы КЛЛ.

    Подключение LED лент в сеть 220 Вольт осуществляется с учетом всех параметров осветительных устройств — длина, количество, монохромность или многоцветность. Подробнее об этих особенностях — здесь.

  • Дроссель для люминесцентных ламп (специальная индукционная катушка из свёрнутого проводника) участвует в подавлении помех, накоплении энергии и плавной регулировке яркости.
  • Защита от перепадов напряжения – устанавливается не во всех ЭПРА. Защищает от колебаний напряжения в сети и ошибочного пуска без лампы.
  • Из выпрямителя ток поступает на буфер конденсатора, где сглаживается частота пульсации. Затем высокое постоянное напряжение попадает на полумостовой инвертор. Конденсаторы низкого напряжения электрода лампы и микросхемы заряжаются.

    Как только напряжение достигает 5,5 В, микросхема сбрасывается. Транзисторы регулируют зарядку конденсатора компенсационной обратной связи. Напряжение растёт. И когда оно достигает 12 В микросхема начинает генерировать колебания – система входит в фазу предварительного нагрева.

    Если лампы нет, цепь разрывается на этапе зарядки конденсаторов низкого напряжения.

    После генерирования колебаний ток течёт через центральную часть полумоста и электроды лампы. Частота колебаний постепенно снижается, а напряжение тока растёт. Весь процесс нагрева в среднем занимает до 1,8 секунды с момента включения. При этом напряжение довольно низкое, что не позволяет лампе включиться раньше положенного срока.

    Частота полумоста снижается до минимума и приближается к показателям резонансной частоты контура, образованного электродами лампы. Минимальное значение напряжения зажигания лампы 600 Вольт. Дроссель способствует преодолению током этого значения – повышает напряжение и лампа зажигается. Поджиг происходит в среднем за 1,7 секунды.

    Чтобы оценить уровень эффективности применения диммера для ламп накаливания. необходимо проанализировать все плюсы и минусы использования такой схемы управления освещением. При покупке любых ламп, будет не лишним обратить внимание, могут ли они быть подвергнуты диммированию

    Установка блока защиты может продлить срок службы лампочек накаливания путем их плавного включения. Для бытовых галогенок в этих же целях используют электронный понижающий трансформатор.

    Частота тока падает до номинальной рабочей частоты. В процессе работы конденсаторы низкого напряжения постоянно заряжаются. Активируется упреждающее управление, которое регулирует частоту переключения полумоста.

    Мощность лампы поддерживается в достаточно стабильном положении, даже если происходят перепады напряжения в сети.

    • Задействование схемы ЭПРА для люминесцентных ламп исключает сильное нагревание прибора, поэтому о пожарной безопасности светильника можно не беспокоиться.
    • Устройством обеспечивается равномерное свечение – глаза не устают.
    • С недавнего времени в офисных помещениях правилами охраны труда рекомендовано использовать ЭПРА совместно со всеми люминесцентными лампами.

    Преимущества

    Внимание! Современные правила охраны труда предписывают использовать в рабочих помещениях люминесцентные лампы, снабженные именно этой новой аппаратурой.

    1. Разогреть две нитки накала.
    2. Создать большое напряжение до 600 вольт.

    Внимание! Величина напряжения прямо пропорциональна длине люминесцентной лампы. То есть, для коротких светильников мощностью 18 Вт оно меньше, для длинных мощностью выше 36 Вт больше.

    Теперь сама схема ЭПРА.

    Начнем с того, что люминесцентные лампы, к примеру, ЛВО 4×18, со старым блоком всегда мерцали и издавали неприятный шум. Чтобы этого избежать, необходимо подать на нее ток частотой колебания более 20 кГц. Для этого придется повысить коэффициент мощности источника света. Поэтому реактивный ток должен возвращаться в специальный накопитель промежуточного типа, а не в сеть. Кстати, накопитель с сетью никак не связан, но именно он питает лампу, если случиться сетевой переход напряжения через ноль.

    Как работает

    Итак, сетевое напряжение в 220 вольт (оно переменное) преобразуется в постоянное с показателем 260-270 вольт. Сглаживание производится с помощью электролитического конденсатора С1.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    После чего постоянное напряжение необходимо перевести в высокочастотное напряжение до 38 кГц. За это отвечает полумостовой преобразователь двухтактного типа. В состав последнего входят два активных элемента, которые собой представляют два высоковольтных транзистора (биполярных). Их обычно называют ключами. Именно возможность перевода постоянного напряжения в высокочастотное дает возможность уменьшить габариты ЭПРА.

    Электронный пускорегулирующий аппарат

    В схеме устройства (балласта) также присутствует трансформатор. Он является одновременно и управляющим элементом преобразователя, и нагрузкой для него. Этот трансформатор имеет три обмотки:

    • Одна из них рабочая, в которой всего лишь два витка. Через нее происходит нагрузка на цепь.
    • Две – управляющие. В каждой по четыре витка.

    Особую роль во всей этой электрической схеме играет динистор симметричного типа. В схеме он обозначен, как DB3. Так вот этот элемент отвечает за запуск преобразователя. Как только напряжение в соединениях его подключения превышает допустимый порог, он открывается и подает импульс на транзистор. После чего происходит запуск преобразователя в целом.

    Далее происходит следующее:

    • С управляющих обмоток трансформатора импульсы поступают на транзисторные ключи. Эти импульсы являются противофазными. Кстати, открытие ключей вызывает наводку на двух обмотках и на рабочей тоже.
    • Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентную лампу через последовательно установленные элементы: первая и вторая нить накала.

    Внимание! Емкость и индуктивность в электрической цепи подбираются таким образом, чтобы в ней возникал резонанс напряжений. Но при этом частота преобразователя должна быть неизменной.

    Обратите внимание, что на конденсаторе С5 будет происходить самое большое падение напряжения. Именно этот элемент и зажигает люминесцентную лампу. То есть, получается так, что максимальная сила тока разогревает две нити накала, а напряжение на конденсаторе С5 (оно большое) зажигает источник света.

    По сути, светящаяся лампа должна снизить свое сопротивление. Так оно и есть, но снижение происходит незначительно, поэтому резонансное напряжение все еще присутствует в цепи. Это и есть причина, по которой лампа продолжает светиться. Хотя дроссель L1 создает ограничения тока на показатель разницы сопротивлений.

    Лампы накаливания

    Преобразователь продолжает после запуска работать в автоматическом режиме. При этом его частота не меняется, то есть, идентична частоте запуска. Кстати, сам запуск длится меньше одной секунды.

    Тестирование

    Перед тем как запустить ЭПРА в производство проводились всевозможные тесты, которые показатели, что встроенный люминесцентный светильник может работать в достаточно широком диапазоне подаваемых на него напряжений. Диапазон составил 100-220 вольт. При этом оказалось, что частота преобразователя изменяется в следующей последовательности:

    • При 220 вольт она составила 38 кГц.
    • При 100 вольтах 56 кГц.

    Но необходимо отметить, что при снижении напряжения до 100 вольт яркость свечения источника света явно уменьшилась. И еще один момент. На люминесцентный светильник всегда подается ток переменного типа. Это создает условия его равномерного износа. А точнее сказать, износа его нитей накаливания. То есть, увеличивается срок эксплуатации самой лампы. При тестировании лампы постоянным током, срок ее службы снизился в два раза.

    Итак, по каким причинам люминесцентная лампа может не гореть?

    • Трещины в местах пайки на плате. Все дело в том, что при включении светильника плата начинает нагреваться. После того как он будет включен, происходит остывание блока ЭПРА. Перепады температуре негативно влияют на места пайки, поэтому появляется вероятность обрыва схемы. Исправить неполадку можно пайкой обрыва или даже обычной его чисткой.
    • Если произошел обрыв нити накаливания, то сам блок ЭПРА остается в исправном состоянии. Так что эту проблему можно решить просто – заменить сгоревшую лампу новой.
    • Скачки напряжения являются основной причиной выхода из строя элементов электронного ПРА. Чаще всего выходит из строя транзистор. Производители пускорегулирующей аппаратуры не стали усложнять схему, поэтому варисторов в ней нет, который бы и отвечали за скачки. Кстати, и установленный в цепь предохранитель также от скачков напряжения не спасает. Он срабатывает лишь в том случае, если один из элементов схемы будет пробит. Поэтому совет – скачки напряжения обычно присутствуют в непогоду, поэтому не стоит включать люминесцентную лампу, когда за окном сильный дождь или ветер.
    • Неправильно проведена схема подключения аппарата к лампам.

    Тестирование

    Самые распространенные причины неисправностей ЛЛ с электромагнитным балластом

    Выделяют следующие проблемы:

    1. Отказ стартера. Признаки: светильник не включается, колба светится только по краям, светится стартер, но лампа не запускается, ЛЛ мигает стробоскопом. Решение: замена. На заметку! Проверить стартер на работоспособность можно с помощью обыкновенной лампы накаливания с патроном. Подключите один провод от патрона в розетку, а другой через стартер. С исправным стартером лампа «Ильича» должна работать. См. рисунок ниже. Проверка работоспособности стартера ЛЛ
    2. Отказ ЛЛ. Признаки: черные края колбы, мигание ЛЛ стробоскопом, слабое свечение, светильник не работает. Решение: замена. Совет! Часто дешевые светильники не включаются из-за потери контакта в ламподержателях. Из-за высокой температуры они плавятся. Поэтому можно отделаться лишь заменой гнезда или восстановлением контакта с лампой/стартером.
    3. Отказ дросселя. Признаки: сразу бросаются в глаза почернение обмотки и расплавленные клеммы. Проверить состояние дросселя своими руками можно с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления. У исправного оно составляет 30-40 Ом. Если мультиметр показывает меньше, дроссель закорочен, и его лучше заменить.
    Предлагаем ознакомиться  Можно ли оставлять увлажнитель воздуха на ночь

    Причина поломок ламп с электронным балластом, а также их ремонт

    В случае отсутствия возможности быстрой замены вышедшего из строя ЭПРА можно попытаться отремонтировать балластник самостоятельно. Для этого выбираем следующую последовательность действий для устранения неисправности:

    • для начала проверяется целостность предохранителя. Эта поломка часто встречается из-за перегрузки (перенапряжения) в сети 220 вольт;
    • далее производится визуальный осмотр электронных компонентов: диодов, резисторов, транзисторов, конденсаторов, трансформаторов, дросселей;
    • в случае обнаружения характерного почернения детали или платы ремонт производится с помощью замены на исправный элемент. Как проверить своими руками неисправный диод или транзистор, имея в наличии обычный мультиметр, хорошо известно любому пользователю с техническим образованием;
    • может оказаться, что стоимость деталей для замены будет выше или сопоставима со стоимостью нового ЭПРА. В таком случае лучше не тратить время на ремонт, а подобрать близкую по параметрам замену.

    Преимущества

    Электронные устройства имеют много преимуществ перед электромагнитными ПРА, перечислим основные из них:

    • электронные пускорегулирующие устройства не вызывают мерцание ЛДС при ее работе и не создают постороннего шума;
    • схема на электронных элементах потребляет меньше энергии, легче весит и более компактна;
    • возможность реализации схемы, производящей «горячий старт», в этом случае происходит предварительный нагрев катодов ЛДС. Благодаря такому режиму включения срок службы источника значительно продлевается;
    • электронное пускорегулирующее устройство не нуждается в стартере, поскольку оно само отвечает за формирование необходимого для старта и работы уровней напряжения.

    Как работает ЛЛ с электронным балластом

    Люминесцентная лампа этот газоразрядный источник света. Он состоит из колбы трубчатой формы наполненной парами ртути. По краям колбы расположены спирали. Соответственно на каждом краю колбы расположена пара контактов – это выводы спирали.

    Работа такой лампы основана на люминесценции газов при протекании через него электрического тока. Но ток просто так между двумя металлическими спиралями (электродами) просто так не потечет. Для этого должен произойти разряд между ними, такой разряд называется тлеющим. Для этого спирали сначала разогревают, пропуская через них ток, а после этого между ними подают импульс высокого напряжения, 600 и более вольт. Разогретые спирали начинают эмитировать электроны и под действием высокого напряжения образуется разряд.

    1. Разогреть спирали;

    2. Сформировать зажигающий импульс;

    3. Поддерживать напряжение и ток на достаточном уровне для работы лампы.

    Интересно: Компактные люминесцентные лампы, которые чаще называют “энергосберегающими”, имеют аналогичную структуру и требования для их работы. Единственное отличие состоит в том, что их габариты значительно уменьшены благодаря особой форме, по сути это такая же трубчатая колба, на форма не линейная, а закрученная в спиралевидную.

    Устройство для питания люминесцентных ламп называется пускорегулирующим аппаратом (сокращенно ПРА), а в народе просто – балластом.

    1. Электромагнитный (ЭмПРА) – состоит из дросселя и стартера. Его преимущества – простота, а недостатков масса: низкий КПД, пульсации светового потока, помехи в электросети при его работе, низкий коэффициент мощности, гудение, стробоскопический эффект. Ниже вы видите его схему и внешний вид.

    2. Электронные (ЭПРА) – современный источник питания для люминесцентных ламп, он представляет собой плату, на которой расположен высокочастотный преобразователь. Лишен всех перечисленных выше недостатков, благодаря чему лампы выдают больший световой поток и срок службы.

    Схема ЭПРА

    2. Высокочастотный генератор выполненный на ШИМ-контроллере (в дорогих моделях) или на авто генераторный схеме с полумостовым (чаще всего) преобразователем.

    3. Пусковой пороговый элемент (обычно динистор DB3 с пороговым напряжением 30В).

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    4. Разжигающей силовой LC-цепи.

    Переменное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется и сглаживается фильтрующим конденсатором. В нормальном случае до моста устанавливают предохранитель и фильтр электромагнитных помех. Но в большинстве китайских ЭПРА нет фильтров, а ёмкость сглаживающего конденсатора ниже необходимой, от чего бывают проблемы с поджигом и работой светильника.

    Совет: если вы ремонтируете ЭПРА, то прочтите статью «Как проверить диодный мост» на нашем сайте.

    После этого напряжение поступает на автогенератор. Из названия понятно, что автогенератор – это схема, которая самостоятельно генерирует колебания. В этом случае она выполнена на одном или двух транзисторах, в зависимости от мощности. Транзисторы подключены к трансформатору с тремя обмотками. Обычно используются транзисторы типа MJE 13003 или MJE 13001 и подобные, в зависимости от мощности лампы.

    Хоть и этот элемент называется трансформатором, но выглядит он не привычно – это ферритовое кольцо, на котором намотано три обмотки, по несколько витков каждая. Две из них управляющие, в каждой по два витка, а одна – рабочая с 9 витками. Управляющие обмотки создают импульсы включения и выключения транзисторов, соединены одним из концов с их базами.

    Так как они намотаны в противофазе (начала обмоток помечены точками, обратите внимание на схеме), то импульсы управления противоположны друг другу. Поэтому транзисторы открываются по очереди, ведь если их открыть одновременно, то они просто замкнут выход диодного моста и что-нибудь из этого сгорит. Рабочая обмотка одни концом подключена к точке между транзисторами, а вторым к рабочим дросселю и конденсатору, через нее происходит питание лампы.

    При протекании тока в одной из обмоток в двух других наводится ЭДС соответствующей полярности, которое и приводит к переключениям транзисторов. Автогенератор настроен на частоту выше звукового диапазона, то есть выше 20 кГц. Именно этот элемент является преобразователем постоянного тока в ток переменой частоты.

    Для запуска генератора установлен динистор, он включает схему после того как напряжение на нем достигнет определённого значения. Обычно устанавливают динистор DB3, который открывается в диапазоне напряжений около 30В. Время, через которое он откроется, задается RC-цепью.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    Более продвинутые варианты ЭПРА, строятся не на автогенераторной схеме, а на базе ШИМ-контроллеров. Они имеют более устойчивые характеристики. Однако, за более чем пять лет занятий электроникой мне не разу не попался такой ЭПРА, все с которыми работал, были автогенераторными.

    Выше неоднократно упоминалось об LC цепи. Это дроссель, установленный последовательно со спиралью, и конденсатор, установленный параллельно лампе. По этой цепи сначала протекает ток, прогревающий спирали, а затем образуется импульс высокого напряжения на конденсаторе её зажигающий. Дроссель выполняется на Ш-образном ферритовом сердечнике.

    Эти элементы подбираются так, чтобы при рабочей частоте они входили в резонанс. Так как дроссель и конденсатор установлены последовательно на этой частоте наблюдается резонанс напряжений.

    При резонансе напряжений на индуктивности и ёмкости начинает сильно расти напряжение в идеализированных теоретических примерах до бесконечно большого значения, при этом ток потребляется крайне малый.

    В результате мы имеем подобранные по частотам генератор и резонансный контур. По причине роста напряжения на конденсаторе происходит зажигание лампы.

    Ниже изображен другой вариант схемы, как вы можете убедиться – все в принципе аналогично.

    Благодаря высокой рабочей частоте удаётся достигнуть малых габаритов трансформатора и дросселя.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    Заключение

    Электронный балласт значительно улучшает процесс розжига ламп и работает без пульсаций и шума. Его схема не очень сложна и на её базе можно построить маломощный блок питания. Поэтому электронные балласты от сгоревших энергосберегаек – это отличный источник бесплатных радиодеталей.

    Люминесцентные лампы с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом запрещено использовать в производственных и бытовых помещениях. Дело в том, что у них сильные пульсации, и возможно появление стробоскопического эффекта, то есть если они будут установлены в токарной мастерской, то при определенной частоте вращения шпинделя токарного станка и другого оборудования – вам может казаться, что он неподвижен, что может вызвать травмы. С электронным балластом такого не произойдет.

    Ее форма изготавливается в виде трубки. Она может быть прямой, изогнутой или закрученной.

    Поверхность стеклянной колбы внутри покрыта слоем люминофора, а на ее концах расположены вольфрамовые нити накала. Внутренний объем герметичен, заполнен инертным газом невысокого давления с парами ртути.

    Свечение люминесцентной лампы происходит за счет создания и поддержания разряда электрической дуги в инертном газе между нитями накала, которые работают по принципу термоэлектронной эмиссии. Для ее протекания через вольфрамовую проволоку пропускается электрический ток, обеспечивающий нагрев металла.

    Одновременно межу нитями накала прикладывается высокая разность потенциалов, обеспечивающая энергию протекания электрической дуги между ними. Пары ртути улучшают путь тока для нее в среде инертного газа. Слой люминофора преобразовывает оптические характеристики потока исходящих световых лучей.

    Обеспечением прохождения электротехнических процессов внутри люминесцентной лампы занимается пускорегулирующая аппаратура . Ее сокращенно называют аббревиатурой ПРА.

    Типы пускорегулирующих аппаратов

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    1. электромагнитной конструкцией;

    2. электронным блоком.

    Электронные блоки появились не так давно. Их стали выпускать после массового, бурного развития предприятий, производящих современный ассортимент электронной базы на основе микропроцессорных технологий.

    Электромагнитные пускорегулирующие аппараты

    Принцип работы люминесцентной лампы с электромагнитным ПРА (ЭМПРА)

    Стартерная схема запуска с подключением электромагнитного дросселя считается традиционной, классической. Благодаря относительной простоте и дешевизне она остается популярной, продолжает массово использоваться в схемах освещения.

    После подачи сетевого питания на лампу напряжение через обмотку дросселя и вольфрамовые нити накала подводится к электродам стартера. Он создан в виде малогабаритной газоразрядной лампы.

    Поступившее на ее электроды напряжение сети вызывает между ними тлеющий разряд, формирующий свечение инертного газа и нагрев его среды. Находящийся рядом биметаллический контакт воспринимает его, изгибается. изменяя свою форму, и замыкает промежуток между электродами.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    В цепи электрической схемы образуется замкнутый контур и по нему начинает течь ток, нагревая нити накала люминесцентной лампы. Вокруг них образуется термоэлектронная эмиссия. Одновременно происходит разогрев паров ртути, находящихся внутри колбы.

    Образовавшийся электрический ток примерно наполовину снижает напряжение, приложенное от сети на электроды стартера. Тлеющий между ними разряд снижается, а температура падает. Биметаллическая пластина уменьшает свой изгиб, разъединяя цепь между электродами. Ток через них прерывается, а внутри дросселя создается ЭДС самоиндукции. Она мгновенно создает кратковременный разряд в подключенной к ней схеме: между нитями накала люминесцентной лампы.

    Его величина достигает нескольких киловольт. Ее хватает для создания пробоя среды инертного газа с подогретыми парами ртути и разогретыми нитями накала до состояния термоэлектронной эмиссии. Между концами лампы возникает электрическая дуга, являющаяся источником света.

    Предлагаем ознакомиться  Помогает ли увлажнитель воздуха при аллергии: рекомендации аллергикам и астматикам

    ЭПРА для компактных ЛДС

    Сравнительно недавно стали широко использоваться в быту люминесцентные энергосберегающие лампы, адаптированные под стандартные патроны для простых ламп накаливания – Е27, Е14, Е40. В этих устройствах электронные балласты находятся внутри патрона, поэтому ремонт этих ЭПРА теоретически возможен, но на практике проще купить новую лампу.

    На фото показан пример такой лампы марки OSRAM, мощностью 21 ватт. Следует заметить, что в настоящее время позиции этой инновационной технологии постепенно занимают аналогичные лампы со светодиодными источниками. Полупроводниковая технология, непрерывно совершенствуясь, позволяет быстрыми темпами достигнуть цены на ЛДС, стоимость которых остается практически неизменной.

    Лампа OSRAM с цоколем E27

    Подключение

    И последнее – это схема подключения. В принципе, ничего сложного. Обычно производитель прямо на коробке указывает эту самую схему подключения, где точно по клеммам указаны и номера, и контур подключения. Обычно для вводного контура – три клеммы: ноль, фаза и заземление. Для выходного на лампы – по две клеммы, то есть попарно, на каждую лампу.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    Для чего нужна пускорегулирующая аппаратура для люминесцентных ламп

  • Как работает электронный балласт и его схема

  • Как работает стартер для ламп дневного света

    Сделать ЭПРА подключение способен абсолютно любой человек, обладающий минимальными познаниями о работе электрических схем. Конечно, что людям, не располагающим опытом в этой области, даже и не следует пытаться, а необходимо обратиться к опытному электрику.

    Для подключения электронного балласта будут необходимы такие инструменты и материалы:

    • набор отверток;
    • бокорезы;
    • прибор, определяющий фазы тока;
    • небольшое количество изоленты;
    • довольно острый нож, необходимый для обработки концов проводов;
    • крепежные материалы.

    Перед тем как собрать схему, необходимо определиться с местоположением изделия ЭПРА внутри люминесцентного светильника. При этом стоит учесть длины абсолютно всех проводов и наличие удобного доступа к нужной управляющей системе. Именно поэтому стоит заранее проделать отверстие в корпусе светильника, куда есть возможность установить ЭПРА при помощи крепежных материалов.

    Как только окончен процесс правильной сборки люминесцентного светильника с устройством ЭПРА, необходимо установить его на нужное место. Сначала стоит проверить мультиметром все провода, которые торчат из стены, на присутствие в них рабочего напряжения. Когда оно отсутствует, то нужно соединить все контакты с оборудованием.

    Как известно, люминесцентные лампы уже давно получили широкое распространение в самых различных областях применения.

    Прогресс зашел настолько далеко, что даже в быту стало возможным использование этого осветительного элемента, хотя люминесцентные лампы, начавшие свою историю в нашей стране в 30-е гг ХХ века, ранее использовались исключительно в целях освещения зданий какого-либо специализированного назначения, в которых требовалось круглосуточное снабжение светом.

    Естественно, что и на рынке осветительных элементов люминесцентные лампы представлены в великом множестве, разнообразие моделей способно удовлетворить практически любые эксплуатационные назначения.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    Вместе с этим появились и самые разнообразные схемы подключения этого устройства, каждый из которых отличается своей спецификой и подходит для определенного типа ламп.

    Этот процесс отличается куда большим числом нюансов и тонкостей, соответственно, и уровень сложности возрастает в разы.

    И, что немало важно, от правильности подключения зависит то, насколько эффективной и долговечной будет ее работа. И конечно, необходимо предварительно ознакомиться с устройством этого светильника.

    Как известно, люминесцентные лампы относятся к числу газозарядных устройств. А любая лампа такого типа отличается, пожалуй, самым важным для внимания качеством: напрямую подключить такое изделие в сеть никак нельзя.

    На вопрос, почему нельзя этого сделать, ответ имеется в двух вариантах:

    • в состоянии, так сказать, «покоя» лампы имеют довольно высокий показатель сопротивления, для запуска ее механизма в работу нужен импульс, который будет отличаться высоким показателем напряжения;
    • люминесцентная лампа, получив импульс и образовав в себе разряд, получает довольно высокий показатель дифференциального сопротивления, соответственно, при таких условиях нельзя обойтись без сопротивления, иначе лампа просто сгорит.

    Для решения этой проблемы был введен в систему элемент – балласт.

    На сегодняшний момент существуют две разновидности балластов. ЭмПРА и ЭПРА. Подключение с использованием каждого из вышеназванных элементов отличается своими тонкостями в работе.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    Аббревиатура ЭмПРА не слишком понятна пользователю, не отличающемуся широким диапазоном знаний в области электроники и электротехники. Тем не менее, расшифровывается она довольно просто.

    ЭмПРА – это электромагнитный пускорегулирующий аппарат.

    Он представляет собой катушку индуктивности, также известную как дроссель, обладающий индуктивным сопротивление. Сопротивление это должно быть в определенном размере.

    Дроссель подключается с люминесцентной лампой последовательно, однако лампы тоже должны обладать определенной мощностью.

    Далее требуется подключить стартер, делать это нужно тоже строго определенным способом: последовательно нитям накаливания.

    Кстати, говоря о стартере, необходимо разъяснить, что именно представляет собой это устройство. Стартером называется неоновая лампа, оснащенная биметаллическими электродами, в сочетании с конденсатором.

    После того, как все вышеуказанные элементы подключены, происходит определенный процесс: дроссель подвергается самоиндукции. В результате этого он формирует импульс, который отвечает за запуск, причем, величина его, как правило, не превышает 1 кВ.

    Помимо этой функции дроссель еще и ограничивает ток, опираясь при этом на индуктивное сопротивление.

    Если говорить о качественных характеристиках ЭмПРА, то здесь, пожалуй, можно выделить значительно число негативных сторон в то время, как положительных моментов наберется довольно мало.

    ЭмПРА отличается довольно низким ценовым показателем, да и сама конструкция его довольно проста.

    В перевес этому представлен ряд негативных сторон приобретения и использования этого балласта:

    • запуск осуществляется довольно долго;
    • дроссель, обязательно входящий в структуру ЭмПРА, потребляет сравнительно много электроэнергии;
    • коэффициент мощности очень низок, и для увеличения его требуется применение компенсирующих конденсаторов;
    • пластины воспроизводят гудение, отличающиеся низкой частотой, и что самое неприятное, оно в последствие возрастает;
    • конструкция обеспечивает мерцание люминесцентной лампы, а это очень негативно влияет на восприятие света глазом и практически гарантирует возможные проблемы со зрением у потребителей;
    • габариты устройства слишком велики и неудобны;
    • отрицательные температурные показатели оказывают настолько сильное влияние на ЭмПРА, что при них он просто не осуществляет запуск, а значит, люминесцентные лампы на такой системе просто напросто не включатся.

    Помимо электромагнитного пускорегулирующего аппарата, который, как можно сделать вывод из вышесказанного, осуществляет свою работу не слишком качественно, существует и другой способ запустить все необходимые процессы в люминесцентной лампе.

    Это ЭПРА, то есть, электронный пускорегулирующий аппарат.По сравнению с ЭмПРА такой балласт намного безопаснее и оптимальнее для использования его потребителем.

    К ряду достоинств такого устройства можно отнести, например, то, что люминесцентная лампа исключает мигание, которое отрицательно влияет на состояние сетчатки глаз пользователей.

    Обеспечивается это следующей особенностью ЭПРА: лампы от него питаются не сетевым током, а обладающим высокой частотой.

    Разница в показателях весьма значительна, соответственно, неприятное мигание удается нивелировать.

    К числу достоинств ЭПРА можно отнести и следующие:

    • снижается потребление электроэнергии, что позволяет сэкономить на ее оплате;
    • электронные балласты представляют в своем ряду и устройства, позволяющие регулировать яркость освещения;
    • затраты на производство и ликвидацию отходов от такого устройства значительно ниже;
    • отлично подходят для централизованного освещения, оснащенных автоматической регулировкой, экономя электроэнергию;
    • при монтаже и установке ЭПРА не требуется специальный стартер, подключенный отдельно, система сама способна создать необходимые условия для совершения работы.

    В настоящее время электронный балласт может быть представлен в двух моделях.

    Основное их различие заключается в том, что каждая из их осуществляет запуск отличным от другого способом. Одним из них является холодный запуск, а другим – горячий.

    Холодный запуск обуславливает свою работу следующей особенностью: лампа зажигается сразу, как только ее включают.

    Правда, в этом случае есть и некоторый нюанс: этот способ хорошо подойдет только тем лампам, которые редко проходя процесс включения/выключения. При соблюдении такого условия сохраняется рабочее состояние электродов лампы, а значит, она не выйдет из строя раньше времени. Горячий запуск не зря получил такое название. Он сначала прогревает электроды, а потом уже дает пуск включению лампы. Интервал между этими действиями не слишком значителен – не более 1 секунды.

    Состояние лампы при этом сохраняется идеальное даже при частом включении/выключении, а значит, она честно прослужит весь отведенный ей срок.

    Работа с ЭмПРА подразумевает свой процесс подключения люминесцентной лампы, соответственно, ЭПРА тоже отличается своими особенностями установки.

    Дроссель можно назвать пережитком советского периода, сейчас он используется довольно редко, поскольку со временем перестает отвечать всем возложенным на него требованиям.

    Однако, так как они все же имеют место быть в нашей жизни, рассмотрим в данной статье и их. Выше мы упоминали некоторые этапы работы этого устройства, теперь рассмотрим их подробно.

    ЭмПРА осуществляет свою работу по стартерной схеме.

    Там его ничто не ограничивает, кроме дросселя, создающего внутреннее сопротивление, и он возрастает в несколько раз, преобразуясь в рабочую форму.

    ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА

    Благодаря этому процессу электроды в люминесцентной лампе разогреваются очень быстро, а биметаллические контакты наоборот, остывают, при этом, происходит процесс размыкания всей цепи.

    Дроссель, тем временем, запускает импульс, который и обеспечивает свет, излучаемый лампой. Пока лампа дает свет, стартер не участвует в работе, а значит, контакты его останутся разомкнутыми до тех пор, пока лампа не будет выключена.

    Как изготовить светильник своими руками?

    Сделать простейший светильник из двух ламп можно следующим образом:

    • выбираем подходящие по цветовой температуре (оттенку белого цвета) лампы по 36 Вт;
    • изготавливаем корпус из материала, который не воспламенится. Можно задействовать корпус от старого светильника. Подбираем ЭПРА под данную мощность. На маркировке должно быть обозначение 2 х 36;
    • подбираем к лампам 4 патрона с маркировкой G13 (зазор между электродами составляет 13 мм), монтажный провод и саморезы;
    • патроны необходимо закрепить на корпусе;
    • место установки ЭПРА выбирают из соображения минимизации нагрева от работающих ламп;
    • патроны подключаются к цоколям ЛДС;
    • для предохранения ламп от механического воздействия желательно установить прозрачный или матовый защитный колпак;
    • светильник закрепляется на потолке и подключается к сети питания 220 В.

    Простейший светильник из двух ламп

    Супер отопление
    Adblock detector