Устройство и принцип работы балласта для люминесцентных ламп

Ремонт ЭПРА

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.

Схемы электронного балласта 4×18 (2×36)

ЭБ 4×18 используется с инвертирующими конденсаторами, емкость которых 5 пФ. Таким образом, сопротивление данного модуля может повышаться до 40 Ом. Еще одной особенностью данной схемы является нахождение дроссельного элемента (его можно обнаружить ниже динистора).


Схема ЭПРА 4×18

В схеме выше используется только один транзистор. Трансформатор выполняет функцию понижения и выпрямления тока. Этот элемент защищает устройство от перегрузок, однако в схеме присутствует и предохранитель.


Схема для «Навигатора»

Еще один ЭБ 4×18 — «Навигатор». В схеме также присутствуют понижающий трансформатор и транзистор. Основное отличие заключается в наличии специального регулятора, который позволяет изменять выходное напряжение. Емкостный резистор также отличает эту схему от предыдущей.

Обратите внимание! Здесь используются два конденсатора с емкостью 5 и 7 пФ. Это позволяет создавать сопротивление до 40 Ом

В данной схеме не применяется предохранитель.


Схема 2×36

Схема балласта 2×36 включает в себя трансивер для расширения. Подключение устройства производится при помощи устройства-переходника. Так же как и в предыдущих вариантах, имеются конденсаторы, однако емкость их меньше, всего 4 пФ. Схему отличает наличие тиристоров и регуляторов частоты. У большинства моделей модулей такого типа можно увидеть в схеме два выпрямителя. Рабочее напряжение такого балласта равно 200 В, а частота — 55 Гц.

Вам это будет интересно Ток через конденсатор

Электронный балласт 4×18 — необходимое устройство для сохранения целостности люминесцентных ламп. Схем, чтобы его подключить, существует несколько. Выбрать можно наиболее подходящую и простую в исполнении.

Основные функции

Люминесцентные источники света не представляется возможным напрямую включить в электрическую сеть. На это имеются следующие причины:

  • чтобы создать стойкий разряд в лампе люминесцентного типа, необходимо предварительно разогреть ее электроды и подать на них стартовый импульс;
  • поскольку источники света газоразрядного типа обладают отрицательным дифференциальным сопротивлением, для них характерно после выхода в рабочий режим возрастание силы тока. Его необходимо ограничивать, чтобы не допустить выхода источника света из строя.

Исходя из описанных выше причин, необходимо использовать ПРА.


ПРА электромагнитного типа

Схема принципиальная

Это большая часть данного ЭПРА, дроссель и конденсатор у китайцев сюда не вошли.

Собственно добросовестно срисованная с печатной платы схема. Номинал электронных компонентов, позволяющих это сделать, определялся не только «по внешнему виду», но и при помощи замеров, с предварительным выпаиванием компонентов из платы. На схеме номинал резисторов указан в соответствии с цветовой маркировкой. Только в отношении дросселя позволил себе не разматывать имеющийся для определения количества витков, а замерил сопротивление намотанного провода (1,5 Ом при диаметре 0,4 мм) — сработало.

Первая сборка на монтажной плате. Номиналы компонентов подбирал скрупулёзно, невзирая на габариты и количество, и был вознаграждён — лампочка зажглась с первого раза. Ферритовое кольцо (10 х 6 х 4,5 мм) от энергосберегающей лампочки, его магнитная проницаемость неизвестна, диаметр провода катушек на него намотанных 0,3 мм (без изоляции). Первый пуск в обязательнейшем порядке через лампочку накаливания в 25 Вт. Если она горит а люминесцентная первоначально мигает и тухнет — увеличивайте (постепенно) номинал С4, когда всё заработало и ничего подозрительного обнаружено не было, и убрал лампу накаливания, то уменьшил его номинал до первоначального значения.

В какой-то мере ориентируясь на печатную плату первоисточника, нарисовал печатку под имеющийся подходящий корпус и электронные компоненты.

Протравил платку и собрал схему. Уже предвкушал момент, когда буду доволен собой и рад бытию. Но, схема, собранная на печатной плате отказалась работать. Пришлось вникать и заниматься подбором резисторов и конденсаторов. На момент установки ЭПРА по месту эксплуатации С4 имел ёмкость 3n5, С5 — 7n5, R4 сопротивление 6 Ом, R5 — 8 Ом, R7 — 13 Ом.

Светильник «вписался» не только в дизайн, лампа, поднятая до упора вверх, дала возможность комфортно пользоваться полочкой внутри ниши секретера. Уют в «помещении» наводил Babay.

Люминесцентная лампа (ЛЛ) представляет собой стеклянную трубку, заполненную инертным газом (Ar, Ne, Kr) с добавлением небольшого количества ртути. На концах трубки имеются металлические электроды для подачи напряжения, электрическое поле которого приводит к пробою газа, возникновению тлеющего разряда и появлению электрического тока в цепи. Свечение газового разряда бледно-голубого оттенка, в видимом световом диапазоне очень слабое.

Но в результате электрического разряда большая часть энергии переходит в невидимый, ультрафиолетовый диапазон, кванты которого, попадая в фосфорсодержащие составы (люминофорные покрытия) вызывают свечение в видимой области спектра. Меняя химический состав люминофора, получают различные цвета свечения: для ламп дневного света (ЛДС) разработаны различные оттенки белого цвета, а для освещения в декоративных целях можно выбрать лампы иного цвета. Изобретение и массовый выпуск люминесцентных ламп – это шаг вперед по сравнению с малоэффективными лампами накаливания.

Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп

ЭПРА – это электронная плата, начиненная электронными компонентами. Принципиальная схема включения (Рис. 1) и один из вариантов схемы балласта (Рис. 2) приведены на рисунках.

Электронные балласты могут иметь разное схемотехническое решение в зависимости от примененных комплектующих. Выпрямление напряжения производится диодами VD4–VD7 и далее фильтруется конденсатором C1. После подачи напряжения начинается зарядка конденсатора С4. При уровне 30 В пробивается динистор CD1 и открывается транзистор T2, затем включается в работу автогенератор на транзисторах T1, T2 и трансформаторе TR1. Резонансная частота последовательного контура из конденсаторов С2, С3, дросселя L1 и генератора близки по величине (45–50 кГц). Режим резонанса необходим для устойчивой работы схемы. Когда напряжение на конденсаторе С3 достигнет величины пуска, лампа зажигается. При этом снижается регулирующая частота генератора и напряжения, а дроссель ограничивает ток.

Фото типового устройства ЭПРА

Для чего нужна пускорегулирующая аппаратура

Прежде чем мы начнем разговор о дросселе, разберемся, что такое пускорегулирующая аппаратура и для чего она нужна. Для того чтобы ответить на эти вопросы, необходимо понять, как работает люминесцентная лампа (ЛДС). Взглянем на ее схематическое изображение.

Перед нами стеклянная колба в виде трубки, в концы которой впаяны две спирали из вольфрама – анод и катод. Сама трубка заполнена инертным газом с небольшим добавлением ртути. Если на анод и катод подать рабочее напряжение, то лампа не засветится – слишком велико сопротивление инертного газа, и тока между электродами не будет.

Для того чтобы прибор запустить, необходимо разогреть спирали. Как только они разогреются, начнется термоэлектронная эмиссия, такая же, как в обычной электронной вакуумной лампе для радиоприемников. Между электродами начнет течь ток, а пары ртути станут излучать ультрафиолет. Попадая на люминофор, ультрафиолет заставляет его ярко светиться. Само же УФ излучение практически полностью поглощается стеклом и люминофором.

Пуск ДЛС обеспечивает специальный прибор – стартер, который кратковременно подает на спирали напряжение (о схеме его включения поговорим позже). Он является пусковой частью пускорегулирующей аппаратуры.

Стартеры для запуска ДЛС

Заставить лампу работать (как говорят, «запустить») можно и другим способом, кратковременно подав на электроды повышенное напряжение.  Именно так и работают электронные пускорегулирующие аппараты, о которых поговорим позже.

Но после пуска ЛДС начинаются новые проблемы: тлеющий разряд в колбе переходит в дуговой и мгновенно приводит к короткому замыканию. Чтобы этого не произошло, ток через лампу во время ее работы необходимо ограничивать. Эту роль исполняет еще один прибор – электромагнитный балласт. Он является регулирующей частью пускорегулирующей аппаратуры.

ЭмПРА для ЛДС мощностью 36 Вт

Таким образом, без стартера лампа не запустится, без балласта – сгорит. Комплекс этих двух устройств и называют пускорегулирующим. Теперь, я думаю, тебе понятно, для чего пускорегулирующая аппаратура нужна, и что без нее никак не обойтись.

Важно! Мощность дросселя должна соответствовать мощности лампы. В противном случае лампа либо тут же погаснет, либо не запустится вовсе, либо сгорит

Ремонт люминесцентных ламп

После ремонта либо замены балласта, вновь устанавливаем лампы на место и включаем ток. Если они по-прежнему не горят, а балласт исправен, то дело в самих лампах причин неисправности тут всего 3 – перегорание нитей накала, старение лампы либо утечка газа (такое случается, если плохо пропаяны штыревые контакты цоколя). Если со вторыми двумя вариантами сделать что-либо невозможно, то первый вполне даже излечим. Для этого нужно просто подключить лампу по альтернативной схеме (рис. 13). Сразу оговорюсь – с новыми лампами так поступать не рекомендуется – способ довольно агрессивный и при его применении лампа быстро приходит в негодность. Схема достаточно простая и состоит всего из 4-х деталей – индуктивного (не путайте с электронным это просто катушка, не содержащая радиоэлементов) балласта, конденсатора 1-4 мкФ х 400 в, кнопочного выключателя, ну и, конечно же, самой лампы.


Рис.13 Схема подключения лампы

Принцип работы этой схемы предельно прост – при нажатии на кнопку, в лампу через конденсатор подается высокое напряжение, достаточное для ее зажигания. После зажигания лампы кнопку отпускают, она вместе с конденсатором нужна только для разогрева лампы и возникновения в ней тлеющего разряда, после чего лампа работает в обычном режиме. Такая схема подключения, конечно же не делает лампу вечной, но позволяет продлить ей жизнь на пару-тройку месяцев.

Принцип работы пускателя

Какая бы ни была применена схема для пуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, сходные процессы происходят при использовании дросселя и стартера. Всего три фазы:

  • Первоначальный прогрев электродов. В электронном баласте это происходит достаточно мягким повышением напряжения на вольфрамовые нити.
  • Поджиг. В этот момент схема подает высоковольтный импульс (обычно около полутора киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напряжение поджига у люминесцентных ламп существенно выше напряжения горения.
  • Горение. После высоковольтного импульса схема снижает напряжение до необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В ЭПРА поджигающей импульс обеспечивается электронной схемой. В классической схеме – за счет энергии, накопленной дросселем. Прогрев электродов также обеспечивает ЭПРА. При стартерной схеме включения, электроды прогреваются в момент замыкания контактов стартера. Его можно заменить кнопкой без фиксации.

Схемы подключения

Разработка такого электронного устройства велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентного источника света.

ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.

Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.

Подключение ЭПРА к четырем лампам

Как в случае с одной или двумя лампами, схема не требует никаких дополнительных элементов. Модуль ЭПРА соединяется напрямую с лл.

Схема подключения ЭПРА 4х18 Вт (Пример:Navigator NB-ETL-418-EA3)

Схема подключения ЭПРА 2х36 Вт (Пример:ELECTRONIC BALLAST ETL-236)

Разновидности балласта

Различные типы балластов группируются по типам реализации: электронная и электромагнитная реализация. Кроме того модели классифицируются по области применения для устройств освещения, среди которых выделяют:

  • Высокочастотный электронный балласт для люминесцентных светильников, с предварительным и без предварительного нагрева. Первая модель повышает производительность и срок службы устройства, а также снижает шумовой эффект. Балласт без предварительного нагрева потребляет меньше энергии. Высокочастотный балласт для натриевых ламп. Это менее громоздкий балласт, чем обычные модели, установленные на светильниках низкого давления, простой в установке, с небольшим расходом энергии на собственные нужды.
  • Электронный балласт для газоразрядных устройств. Эта модель обычно предназначена для натриевых и металлических ламп высокого давления, что увеличивает их срок службы до 20% по сравнению со стандартом. Время запуска уменьшается, как и мигающие эффекты. Следует отметить, что эти балласты подходят не для всех светильников.
  • Многоламповый балласт. Он обладает тем преимуществом, что его можно использовать с несколькими типами люминесцентных устройств, в том числе в аквариумном освещении, создавая оптимальный праймер. Он имеет функцию записи всех параметров освещения в своей памяти.
  • Балласт с цифровым управлением. Это модель последнего поколения, предлагающая множество возможностей гибкости и модульности при установке светильников. Это улучшает экономический аспект светодиодной лампы и комфорт яркости. При этом, он является самой дорогой моделью.

Электромагнитная реализация

Магнитные балласты (МБ) — это устройства со старой технологией. Они используются для семейства флуоресцентных ламп и некоторых металлогалогенных устройств. Они, как правило, являются причиной гудения и мерцания, потому что регулируют ток постепенно. МБ используют трансформаторы для преобразования и контроля электроэнергии. Когда ток образует дугу через светильник, он ионизирует больший процент молекул газа. Чем больше их ионизировано, тем ниже сопротивление газа. Таким образом, без МБ ток будет подниматься так высоко, что лампа будет нагреваться и разрушаться.


Электромагнитная реализация

Трансформатор, который в МБ называют «дросселем», представляет собой проволочную катушку — индуктор, создающий магнитное поле. Чем больше протекает ток, тем больше магнитное поле, тем больше замедляет рост тока. Поскольку процесс протекает в среде переменного тока, ток течет в одном направлении только в течение 1/60 или 1/50 секунды, а затем падает до нуля, прежде чем будет протекать в противоположном направлении. Следовательно, трансформатор должен только замедлять течение тока на мгновение.

Электронная реализация

Производительность электронных балластов измеряется по разным параметрам. Наиболее важным является балластный фактор. Это отношение светоотдачи светильника, управляемой рассматриваемым ЭБ, к светоотдаче того же устройства, управляемой эталонным балластом. Это значение находится в диапазоне от 0,73 до 1,50 для ЭБ. Значимость такого широкого диапазона заключается в уровнях светоотдачи, которые могут быть получены с использованием одного ЭБ. Это находит большое применение в схемах диммирования. Однако установлено, что слишком высокий и слишком низкий балластные факторы ухудшают срок службы светильника из-за износа люмена в результате высокого и низкого тока соответственно.

Вам это будет интересно Особенности подключения ИЗУ для ДНАТ


Электронная реализация

Когда ЭБ должны сравниваться внутри одной и той же модели и производителя, часто используется коэффициент эффективности балласта, который представляет собой отношение коэффициента балласта выраженного в процентах к мощности и дает относительное измерение эффективности системы всей комбинации. Мера эффективности работы балласта с параметром коэффициент мощности (PF) — это мера эффективности, с которой ЭБ преобразует напряжение питания и ток в полезную мощность, подаваемую на лампу с идеальным значением 1.

Проверка работоспособности системы

После подключения люминесцентной лампы следует убедиться в ее работоспособности и в исправности пускорегулирующих устройств. Для проведения испытаний понадобится тестер, с помощью которого проверяют катодные нити накала. Допустимый уровень сопротивления — 10 Ом.

Если тестер определил сопротивление как бесконечное, необязательно выбрасывать лампочку. Данный источник света еще сохраняет функциональность, но использовать его нужно в режиме холодного запуска. В обычном состоянии контакты стартера разомкнуты, а его конденсатор не пропускает постоянный ток. Иными словами, прозвон должен показывать очень высокое сопротивление, которое иной раз достигает сотен Ом.

После прикосновения щупами омметра дроссельных выводов сопротивление постепенно снижается до постоянной величины, присущей обмотке (несколько десятков Ом).

Достоверно определить межвитковое замыкание в дроссельной обмотке, используя обычный омметр, не получится. Однако если в приборе есть функция замера индуктивности и данные по ЭмПРА, несоответствие значений укажет на наличие проблемы.

Классификация люминесцентных ламп

По показателю спектрального излучения приборы люминесцентного типа подразделяются на 3 категории:

  • стандартные;
  • с усовершенствованной передачей цвета;
  • со специальными функциональными назначениями.

Стандартные приборы снабжаются люминофорами однослойными, позволяющими излучать разные тона белого. Приборы оптимальны для освещения жилых помещений, административных и производственных блоков.

Люминесцентные лампы с усовершенствованной передачей света оснащаются люминофором с 3-5 слоями. Структура позволяет качественно отражать оттенки за счет усиленной световой отдачи (на 12% больше типовых ламп). Модели подходят для витрин магазинов, выставочных залов и т.д.

Люминесцентные лампы специализированного назначения совершенствуются с помощью разных составов в трубке, позволяющих поддерживать заданную частоту спектра. Устройства применяют в больницах, концертных залах и т.д.

Приборы разделяются на модели высокого и низкого давления.

Конструкции с высоким давлением оптимальны для монтажа в уличных лампах и приборах, имеющих большую мощность.

Лампы невысокого давления применяются в квартирах, административных комплексах, производственных помещениях.

По внешнему виду ЛЛ представлены линейным и компактным вариантами.

Линейная конструкция колбы удлиненная, применяется для промышленных помещений, торговых центров, офисов, медучреждений, спортивных организаций, заводских цехов и т.д. Линейная модель представлена разными вариантами диаметров трубки и конфигураций цоколя. Устройства обозначаются кодами. Прибор с диаметром 1,59 см на упаковке отмечается знаком Т5, с размером 2,54 см — Т8 и т.д.

Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) представляют спиралевидную стеклянную трубку и предназначены для установки в квартирах, офисах и т.д. КЛЛ делятся на 2 типа, главное отличие — виды цоколей (стандартный и с основанием в форме штыря).

Традиционный цоколь в форме резьбы отмечается знаком «Е» и кодом с размером диаметра.

Штырьковый вид цоколя отмечается символом «G»; цифровые данные обозначают расстояние между штырями. Этот вил лампы оптимален для установки в настольных лампах, подвесных бра в небольших помещениях.

Люминесцентные лампы различаются мощностью (слабые и сильные). Мощность люминесцентной лампы в Вт может превышать показатель 80 единиц. Устройства с небольшой мощностью представлены изделиями до 15 Вт.

По показателю распределения света устройства могут быть направленного действия (рефлекторные, щелевого типа) либо ненаправленного.

По типу разряда приборы подразделяются на дуговые, устройства свечения либо тлеющего разряда.

Различается сфера применения осветительных устройств (наружные, внутренние, взрывозащищенные, консольные).

Наружные устройства подходят для оформления зданий с внешней стороны, для освещения беседок, оформления двора и т.д. При выборе необходимо учитывать температурные режимы региона.

Внутренние подходят для офисных и жилых зданий. Устройства снабжаются защитой от влажности и воздействия пыли. Детали корпуса соединяются герметичным способом. Конструкция ламп может быть прямой, подвесной, предназначенной для крепления к поверхности потолка.

Приборы взрывозащищенные разработаны для территорий с риском возникновения взрывов (склады, цеха по производству красителей и т.д.).

Приборы консольного типа монтируются с помощью специальных креплений и имеют индивидуальный корпус.

Как работает ЛЛ с электромагнитным балластом?

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.
  • 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.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоматериал, сделанный на основе практики электромонтера, рассказывает и показывает — какой прибор из двух должен быть признан конечным пользователем более качественным и практичным.

Этот сюжет лишний раз подтверждает, что простые решения выглядят надёжными и долговечными:

Между тем ЭПРА продолжают совершенствоваться. На рынке периодически появляются новые модели таких приборов. Электронные конструкции тоже не лишены недостатков, но по сравнению с электромагнитными вариантами, явно показывают лучшие технические и эксплуатационные качества.

Вы разбираетесь в вопросах принципа работы и схем подключения ЭПРА и хотите дополнить изложенный выше материал личными наблюдениями? Или хотите поделиться полезными рекомендациями по нюансам ремонта, замены или выбора пускорегулирующего аппарата? Пишите, пожалуйста, свои комментарии к этой записи в блоке ниже.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий

Adblock
detector