ЭПРА (электронный балласт) – что это такое?

Минусы ЭПРА:

Достоинств довольно много, но насчет надежности до сих пор не существует однозначного мнения. Возможно, что из-за низкого качества получаемой электроэнергии от электростанций в России, они выходят из строя чаще.

Поэтому и по настоящее время монтажники предпочитают дроссели, которые и стоят раза в 3 дешевле. Но есть и столько же положительных отзывов. Кроме того, электронные аппараты относительно ЭмПРА стоят значительно дороже. Этот недостаток в большей степени и влияет на выбор.

В любом случае, что предпочесть — решать только вам. Лично я рекомендую вам потратить чуть больше и выбрать ЭПРА с теплым пуском от известных производителей. Эти затраты окупят себя.

Если есть время и желание увидеть наглядно тесты, то предлагаю вам посмотреть короткое видео на 3 минуты:

Изготовить своими руками

Трубчатые ЛЛ длиной 1200 мм недорого стоят и могут освещать большие площади. Светильник можно изготовить своими руками, например, из 2 ламп по 36 Вт.

1. Корпус – основание прямоугольной формы из негорючего материала. Можно использовать бывший в употреблении светильник, для которого ремонт уже не требуется.
2. ЭПРА подбирается под мощность светильников.
3. На каждую из ламп понадобится по 2 патрона G13, многожильный провод и крепеж.
4. Патроны для ламп крепятся на корпусе после выбора расстояния между ними.
5. ЭПРА устанавливается в зоне минимального нагрева от ламп (обычно ближе к центру) и подключается к патронам. Каждый блок выпускается со схемой подключений на корпусе.
6. Светильник крепится на стене или потолке с подключением к сети питания на 220 В через выключатель.
7. Для защиты ламп желательно применять прозрачный колпак.

Самодельный светильник

Схемы со стартером

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Схема подключения люминесцентных ламп со стартером

Вот как она работает:

• При включении питания, ток протекает через дроссель, попадает на первую вольфрамовую спираль. Далее, через стартер попадает на вторую спираль и уходит через нулевой проводник. При этом вольфрамовые нити понемногу раскаляются, как и контакты стартера.
• Стартер состоит из двух контактов. Один неподвижный, второй подвижный биметаллический. В нормальном состоянии они разомкнуты. При прохождении тока биметаллический контакт разогревается, что приводит к тому, что он изгибается. Согнувшись, он соединяется с неподвижным контактом.
• Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает (в 2-3 раза). Его ограничивает только дроссель.
• За счет резкого скачка очень быстро разогреваются электроды.
• Биметаллическая пластина стартера остывает и разрывает контакт.
• В момент разрыва контакта возникает резкий скачок напряжения на дросселе (самоиндукция). Этого напряжения достаточно для того, чтобы электроны пробили аргоновую среду. Происходит розжиг и постепенно лампа выходит на рабочий режим. Он наступает после того, как испарилась вся ртуть.

Рабочее напряжение в лампе ниже сетевого, на которое рассчитан стартер. Потому после розжига он не срабатывает. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует.

Эта схема называется еще электромагнитный балласт (ЭМБ), а схема работы электромагнитное пускорегулирующее устройство — ЭмПРА . Часто это устройство называют просто дросселем.

Один из ЭмПРА

Недостатков у этой схемы подключения люминесцентной лампы достаточно:

• пульсирующий свет, который негативно сказывается на глазах и они быстро устают;
• шумы при пуске и работе;
• невозможность запуска при пониженной температуре;
• длительный старт — от момента включения проходит порядка 1-3 секунд.

Две трубки и два дроссели

В светильниках на две лампы дневного света два комплекта подключаются последовательно:

• фазный провод подается на вход дросселя;
• с выхода дросселя идет на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер 1;
• со стартера 1 идет на вторую пару контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N);

Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него  — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идет на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.

Схема подключения на две лампы дневного света

Та же схема подключения двухлампового светильника дневного света продемонстрирована в видео. Возможно, так будет проще разобраться с проводами.

https://youtube.com/watch?v=8fF5KQk4L2k

Схема подключения двух ламп от одного дросселя (с двумя стартерами)

Практически самые дорогие в этой схеме — дросселя. Можно сэкономить, и сделать двухламповый светильник с одним дросселем. Как — смотрите в видео.

Как работает экономка

Внешний облик ламп дневного света может быть различным. Несмотря на это они имеют одинаковый принцип работы, который реализуется благодаря следующим элементам, которые обычно содержит схема прибора:

• электродов;
• люминофор – специальное люминесцентное покрытие;
• стеклянная колба с инертным газом и парами ртути внутри.

Строение люминесцентной лампочки

Такая лампа дневного света представляет собой газоразрядное устройство с герметичной стеклянной колбой. Газовая смесь внутри колбы подобрана таким образом, чтобы снижать затраты энергии, необходимые на поддержку процесса ионизации.

Для этого на электроды люминесцентной лампы подается на электроды напряжение конкретной величины. Они расположены в противоположных сторонах стеклянной колбы. Каждый электрод имеет два контакта, которые соединяются с источником тока. Таким образом происходит обогрев пространства вблизи электродов. Фактическая схема подключения данного источника света состоит из серии последовательных действий:

• нагрев электродов;
• далее на них осуществляется подача высоковольтного импульса;
• в электроцепи поддерживается оптимальное напряжение для создания тлеющего разряда.

В результате этого в колбе образуется ультрафиолетовое невидимое свечение, которое, проходя через люминофор, становится видимым для человеческого глаза. Чтобы поддерживать напряжение для создания тлеющего разряда, схема работы люминесцентных ламп предполагает подключение следующих приспособлений:

дросселя. Он выступает в роли балласта и предназначен для ограничения силы тока, текущего по прибору, до оптимального уровня;

Дроссель для люминесцентных лампочек

стартера. Он предназначен для защиты лампы дневного света от перегрева. При этом он регулирует накал электродов.

Очень часто причиной поломки экономок является выход из строя электронной начинки балласта или перегорания стартера. Чтобы этого избежать, можно не использовать в подключении перегорающие детали.

Стандартная схема соединения

Стандартная схема, применяемая для подключения люминесцентных ламп, может быть видоизменена (идти без дросселя). Это позволит минимизировать рис выхода из строя осветительного прибора.

Вариант включения без балласта

Как мы выяснили, балласт в устройстве лампы дневного света играет важную роль. При этом на сегодняшний день существует схема, при которой можно избежать включение данного элемента, который очень часто выходит из строя. Можно избежать включения, как балласта, так и стартера.

Как видим, данная схема не содержит нить накала. При этом питание ламп/трубки здесь будет осуществляться через диодный мост, который и будет создавать повышенное постоянное напряжение. Но в такой ситуации необходимо помнить о том, что при данном способе питания осветительное изделие может потемнеть с одной стороны. В реализации приведенная выше схема достаточно проста. Ее можно реализовать при помощи старых компонентов. Для такого типа подключения можно использовать следующие элементы:

• трубка/источник света мощностью 18 Вт;
• сборка GBU 408. Она будет выступать в роли диодного моста;

конденсаторы с рабочим напряжением не превышающего 1000 В, имеющие емкость 2 и 3 нФ.

Необходимо помнить о том, что подбор диодов для диодного моста, а также конденсаторов необходимо осуществляться с запасом по напряжении. Осветительный прибор, собранный таким образом будет давать свечение немного меньшее по яркости, чем при использовании стандартного варианта подключения с использованием дросселя и стартера.

Классификация ПРА и мировые стандарты

В соответствии с общеевропейской классификацией электромагнитные балласты дроссельного типа по уровню потерь мощности подразделяются следующим образом:

• Класс D — ПРА с максимальными потерями (запрет на продажу с 21 мая 2004 г. на основании Директивы Европейской комиссии № 2000/55/EG);
• Класс C — стандартные типы ПРА (запрет на продажу с 21 ноября 2006 г. на основании Директивы Европейской комиссии № 2000/55/EG);
• Класс B1 — ПРА с пониженными потерями относительно стандартных;
• Класс B2 — ПРА с особо низкими потерями.

Электронные ПРА (ЭПРА) разделены на 3 класса:

• A3 — нерегулируемые ЭПРА;
• A2 — нерегулируемые ЭПРА (с потерями меньшими, чем у А3);
• A1 — регулируемые ЭПРА.

Таким образом, с 2007 года в Европе производители светильников с ЛЛ должны будут комплектовать их только электромагнитными ПРА классов B1, B2 и высокоэкономичными ЭПРА. Заметим, что предприятия России в большинстве случаев производят ПРА самого низкого класса D. Но в дальнейшем, директива комиссии EC, может быть с некоторой задержкой, но неизбежно окажет влияние на производителей и рынок светильников с ЛЛ и в нашей стране. В связи с сокращением объемов применения электромагнитных ПРА в ближайшие годы неизбежно расширится «ниша» для развития рынка ЭПРА. Воспользовавшись этой ситуацией, ряд фирм начал производить так называемые «дешевые ЭПРА нового стандарта», вводя в заблуждение неосведомленных потребителей. Эти аппараты, уже появившиеся на рынке, значительно уступают по качеству ЭПРА ведущих специализированных изготовителей, хорошо известных на мировом рынке, например, производителей из Испании. Нужно ясно представлять себе, что цена ЭПРА может быть резко уменьшена только за счет снижения надежности и потери ряда свойств и функций:

Срок службы «дешевых» ЭПРА (25-30 тыс. часов) примерно в 2 раза меньше, чем у качественных аппаратов.
Схема «дешевых» ЭПРА не обеспечивает предварительный прогрев электродов ЛЛ в пусковой период. «Холодное» зажигание ламп сокращает их нормированный срок службы, особенно при значительном числе циклов «вкл

— выкл.».
«Дешевые» ЭПРА лишены такой важной функции, как автоматическая подрегулировка выходной мощности ЛЛ при колебаниях сетевого напряжения. (Качественные ЭПРА обеспечивают неизменный световой поток ламп в диапазоне колебаний напряжения питания от 200 до 250 В).
Автоматическое отключение ЛЛ в конце срока их службы «дешевыми» ЭПРА не гарантируется.
В противоположность стандартным качественным ЭПРА «дешевые» аппараты могут питаться только переменным током.

Неисправности и ремонт

Сгоревшие детали в схеме часто видно. Как проверить электронный балласт? Чаще всего из строя выходят транзисторы. Перегоревшую деталь можно обнаружить визуально. Когда производится ремонт своими руками, рекомендуется проверить парный с ним транзистор и расположенные рядом резисторы. По ним не всегда видно сгоревшие. Вздутый конденсатор обязательно меняется. Если сгоревших деталей несколько, ремонт балласта не делается.

Иногда после выключения ЭПРА лампа продолжает слабо мерцать. Одной из причин может быть наличие потенциала на входе при отключении нуля. Схему надо проверить и сделать подсоединения своими руками, чтобы выключатель был установлен на фазу. Возможно, что остается заряд на конденсаторе фильтра. Тогда к нему следует подключить параллельно сопротивление для разрядки на 200-300 кОм.

Из-за скачков напряжения в сети часто необходим ремонт светильников с электронным балластом. При неустойчивом электроснабжении лучше применять электромагнитный дроссель.

Компактная лампа (КЛЛ) содержит ЭПРА, встроенный в цоколь. Ремонт ЛЛ низкой цены и качества производится по следующим причинам: сгорание нити накала, пробой транзисторов или резонансного конденсатора. Если сгорела спираль, ремонт своими руками ненадолго продлит срок службы и лампу лучше заменить. Ремонт ЛЛ, у которых обгорел слой люминофора (почернение колбы в области электродов), также производить нецелесообразно. При этом исправный балласт можно использовать как запасной.

Обгорание люминофора на люминесцентной лампе

Ремонт электронного балласта долго не потребуется, если модернизировать КЛЛ, установив своими руками NTS-термистор (5-15 Ом) последовательно с резонансным конденсатором. Деталь ограничивает пусковой ток и надолго защищает нити накала. Целесообразно также сделать вентиляционные отверстия в цоколе.

Устройство вентиляции своими руками для отвода тепла от балласта

Аккуратно сверлятся отверстия рядом с трубкой для ее лучшего охлаждения, а также около металлической части цоколя, чтобы отвести тепло от деталей балласта. Подобный ремонт возможен только в сухих помещениях. Посередине можно сделать третий ряд отверстий сверлом большего диаметра.

Ремонт с установкой термистора производится с выпаиванием проводника на нижней площадке с припоем. Затем отгибается выпуклая часть цоколя от стеклянной колбы и освобождается второй провод. После цоколь снимается и обеспечивается доступ к печатной плате. После того как ремонт будет закончен, цоколь устанавливается в обратной последовательности.

Использование лампы накаливания в качестве балласта

Данный вариант иногда используется в . Спираль лампы используется в качестве ограничителя тока. В принципе, можно использовать любое споротивление, если оно позволяет рассеяивать необходимую мощность. Основными недсотатками использования лампы как балласта являются:

• Эффективность схемы очень низкая, поскольку на лампе накаливания рассеивается много тепла — она является активной нагрузкой, в отличие от индуктивности
• Люминисцентная лампа работает в неоптимальном режиме — снижается светоотдача, срок служьы и т.д. Балласт специально проектируется под конкретную лампу, лампа накаливания — вряд ли.
• Выделяемое тепло (может доходить до 40-50 Вт) служит причиной уменьшения светоотдачи люминесцентной лампы из-за .
• Обычно утверждается, что лампа накаливания дает допольнительный свет. Однако, работая «вполнакала», лампа накаливания дает очень мало света в видимом диапазоне

Можно сказать, что не следует использовать такую схему — лучше приобрести специальный балласт.

Тем не менне, некоторые данные, которые позволять выбрать лампу накаливания. Особенностью ламп накаливания является изменение сопротивления спирали с ростом температуры. Данная таблица рассчитана для наиболее распространенных би-спиральных ламп накаливания с заполненной инертным газом колбой. Расчет был произведен следующим образом: вначале была рассчитана лампа, которая на номинальном напряжении 220В имеет соотвествующие мощности и световой поток, затем сопротивление спирали было пересчитано на другие значения тока.

Таблица и остальные данные приводятся только для информации. Вы ее можете использовать на свой риск.

Пользуясь этими данными, можно выбрать лампу накаливания для конкретной схемы включения люминесцентной лампы. Параметры лампы можно найти в каталогах люминесцентых ламп.

Для примера рассмотрим лампу мощностью 40 Вт (F40T12) длиной 48″ (122 см), включенную в сеть напряжением 230 В. Рабочий ток лампы составляет около 0.4 A. Полагаем, для простоты лампу активной нагрузкой (в действительности коэффициент мощности равен 0.9-0.95). Тогда напряжение на лампе равно: 40 Вт/0.4 А=100 В и ее сопротивление: 100 В/0.4 А=250 Ом. Суммарное сопротивление лампы накаливания и люминесцентной лампы должно быть равно: 230 В/0.4 А=575 Ом, а сопротивление лампы накаливания: 575 Ом — 250 Ом=225 Ом. Из таблицы видно, что лампа мощностью 150 Вт имеет нужное сопротивление при токе 0.4 А. Падение напряжения на этой лампе будет равно 130 В и выделяемая мощность: 130 В * 0.4 А=52Вт (для сравнения индуктивный балласт на таком токе имеет сопротивление 10-15 Ом)

  назад к оглавлению 

Принцип работы

Давайте разберём, что такое люминесцентная лампа, и как она работает. Представляет из себя стеклянную трубку, которая начинает работать за счёт разряда, который зажигает газы внутри её оболочки. На обоих концах установлен катод и анод, именно между ними и происходит разряд, который вызывает пусковое загорание.

Пары ртути, которые помещают в стеклянный футляр, при разряде начинаю излучать особый невидимый свет, который активизирует работу люминофора и других дополнительных элементов. Именно они и начинают излучать тот свет, который нам необходим.

Принцип работы лампы

Благодаря разным свойствам люминофора, такой светильник излучать большой спектр разнообразных цветов.

Подключение к электронным модулям

Варианты подключения люминесцентных ламп на электронных модулях несколько отличаются. Каждый электронный пускорегулирующий аппарат имеет входные клеммы для подачи сетевого напряжения и выходные клеммы под нагрузку.

В зависимости от конфигурации ЭПРА, подключается одна или несколько ламп. Как правило, на корпусе прибора любой мощности, рассчитанного на подключение соответствующего количества светильников, имеется принципиальная схема включения.

Порядок подключения люминесцентных светильников к устройству пуска и регулирования, действующего на полупроводниковых элементах: 1 – интерфейс для сети и заземления; 2 – интерфейс для светильников; 3,4 – светильники; L – фазная линия питания; N – нулевая линия; 1…6 – контакты интерфейса

На схеме выше, к примеру, предусматривается питание максимум двух люминесцентных ламп, так как в схеме используется модель двухлампового балласта.

Два интерфейса прибора рассчитаны так: один для подключения сетевого напряжения и заземляющего провода, второй для подключения ламп. Этот вариант тоже из серии простых решений.

Аналогичный прибор, но рассчитанный уже для работы с четырьмя лампами, отличается наличием увеличенного числа клемм на интерфейсе подключения нагрузки. Сетевой интерфейс и линия подключения заземления остаются без изменений.

Разводка подключения по четырехламповому варианту. В качестве устройства запуска и регулирования также используется электронный полупроводниковый ЭПРА. На схеме 1…10 – контакты интерфейса устройства пуска и регулирования

Однако наряду с простыми устройствами, – одно-, двух-, четырехламповыми – встречаются пускорегулирующие конструкции, схематика которых предусматривает использование функции регулировки свечения люминесцентных ламп с помощью.

Это так называемые управляемые модели регуляторов. Рекомендуем подробнее ознакомиться с принципом работы регулятора мощности осветительных приборов.

Чем отличаются подобные приборы от уже рассмотренных устройств? Тем, что в дополнение к сетевому и нагрузочному оснащаются еще интерфейсом для подключения управляющего напряжения, уровень которого обычно составляет 1-10 вольт постоянного тока.

Четырехламповая конфигурация с возможностью плавной регулировки яркости свечения: 1 – переключатель режима; 2 – контакты подвода управляющего напряжения; 3 – заземляющий контакт; 4, 5, 6, 7 – люминесцентные лампы; L – фазная линия питания; N – нулевая линия; 1…20 – контакты интерфейса устройства пуска и регулирования

Таким образом, разнообразие конфигурации электронных пускорегулирующих модулей позволяет организовать системы осветительных приборов разного уровня. Имеется в виду не только уровень мощности и охвата площадей, но также уровень управления.

Плюсы и минусы электронного пускового механизма

Если продолжать сравнение двух видов ПРА, то акцентировать внимание стоит на цифрах, понятных обычному потребителю, как правило, не сильно искушенному в технических тонкостях. А электрические схемы, порядок и специфику соединений, правильность заземления и прочие нюансы — это уже для специалистов

Итак, к преимуществам электронного механизма можно отнести следующее:

• Расходной частью светильников с ЭПРА являются только лампы (причем срок службы у них в такой комплектации в два раза больше). В комплекте с электромагнитным пусковым устройством замене по срокам службы подлежат и стартер, и дроссель.

• Электронный пусковой аппарат обеспечивает ровный, без мигания и вспышек, свет. Не раздражают светильники и постоянным шумом, который издает дроссель на старых вариантах.
• Новый пусковой блок имеет несколько видов защиты лампы, что обеспечивает должный уровень пожарной безопасности.
• За счет увеличения светоотдачи ЭПРА способствует экономии электроэнергии от 20 до 30%.
• Светильники с электронным пусковым аппаратом возможно использовать в качестве аварийного освещения, т. к. предусмотрена его работа от постоянного тока, т. е. от аккумулятора.
• Учитывая, что холодный пуск в несколько раз сокращает работу лампы, электронные пусковые блоки изготавливаются и в теплом варианте.

Как у любого предмета, механизма, процесса, у электронного пускорегулирующего аппарата существует и обратная сторона, т. е. он не лишен недостатков. Причем эти недостатки не столько технического, сколько экономического характера. Главным образом пугает цена: если ЭМПРА в сборе стоит от 40 до 500 рублей, то комплект ЭПРА обойдется в 700−3000 р.

На российском рынке можно встретить два варианта электронного пускового механизма:

Трудно убедить человека принять такой алгоритм: купи дороже сейчас, а преимущества оценишь позже. Нужны весомые доводы. Последующая экономическая выгода — хорошо. Но здесь убедительнее будет информация о ЭПРА как о гаранте более комфортного и безопасного использования привычных люминесцентных ламп.

Зачем светильнику ПРА?

Как известно, все используемые источники света делятся на две группы: тепловые и газоразрядные. Тепловые лампы — это всем известные лампы накаливания. Принцип их работы основан на нагреве металлической спирали при прохождении через нее электрического тока. Они подключаются в сеть непосредственно и не требуют использования специальных устройств для запуска. Лампы накаливания просто вкручиваются в патрон, через который протекает ток 220 Вт.

Газоразрядные источники света, напротив, не могут включаться в сеть непосредственно, а требуют для своей работы использование специальных устройств. Это связано с физикой газового разряда. Так в газоразрядных источниках света с ростом тока напряжение на нём не растёт, а уменьшается, в отличие от других приёмников электрической энергии, где при увеличении подаваемого на них напряжения увеличивается и протекающий через них ток.

Это означает, что если в газоразрядных лампах его не ограничивать ток разряда, он будет лавинообразно расти до тех пор, пока не выйдет из строя одно из трёх звеньев электрической цепи: источник энергии, приёмник или провода, соединяющие источник и приёмник энергии.

Из всего вышеизложенного следует, что включение газоразрядных источников света возможно только совместно с такими устройствами, которые, с одной стороны, обеспечивают подачу напряжения, достаточного для возникновения разряда (т.е. для зажигания лампы), и, с другой стороны, ограничивают ток на уровне, требуемом для нормальной работы лампы. Такие устройства получили название пускорегулирующие аппараты (ПРА).