Электронный балласт — устройство ремонт и схема подключения для люминисцентных ламп

Принцип действия

Электронный балласт для люминесцентных ламп схема 36w получает питание при 50 — 60 Гц. Сначала он преобразует напряжение переменного тока в постоянный. После этого фильтрация этого постоянного напряжения осуществляется с помощью конфигурации конденсатора. Теперь отфильтрованное напряжение подается на каскад высокочастотных колебаний, они обычно представляют собой прямоугольные волны, а диапазон частот составляет от 20 кГц до 80 кГц.

Следовательно, выходной ток имеет очень высокую частоту. Небольшая индуктивность обеспечена, чтобы быть связанной с высокой скоростью изменения тока на большой частоте. Как правило, более 400 В требуется для запуска процесса газового разряда в свете люминесцентных светильников. Когда переключатель включен, начальное напряжение на лампе становится равным 1000 В из-за высокого значения, следовательно, разряд газа происходит мгновенно.

Как только процесс разрядки начат, напряжение на светильнике падает с 230 В до 125 В, балласт для ламп позволяет ограниченному току течь через нее. Это управление напряжением и током осуществляется блоком управления ЭБ. В рабочем состоянии люминесцентного светильника ЭБ действует, как диммер для ограничения тока и напряжения.

Простейший ЭБ использует общий принцип выпрямления входной мощности и сглаживания формы волны, пропуская его через простой фильтр, такой как электролитический конденсатор. Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп демонстрируют принцип их работы.

Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный сигнал. Первым шагом является выпрямление входной мощности, а затем сигнал прерывается для увеличения частоты. Этот тип балластов работает от 20 до 60 кГц. Другие типы, такие как магнитные балласты, обычно работают на частоте линии, которая составляет около 50-60 Гц. Они страдают от таких проблем, как мерцание и жужжащий звук, который иногда создает неудобства для окружающих.

Обоснование увеличения частоты в ЭБ заключается в том, что эффективность лампы быстро возрастает при изменении частоты от 1 кГц до 20 кГц, а затем постепенно повышается до 60 кГц. По мере того как рабочая частота устройства увеличивается, величина тока, необходимого для создания такого же количества света, уменьшается по сравнению с линейной частотой. Таким образом, повышая эффективность лампы.

Балласт для газоразрядной лампы (люминесцентные источники света) применяется с целью обеспечения нормальных условий работы. Другое название – пускорегулирующий аппарат (ПРА). Существует два варианта: электромагнитный и электронный. Первый из них отличается рядом недостатков, например, шум, эффект мерцания люминесцентной лампы.

Второй вид балласта исключает многие минусы в работе источника света данной группы, поэтому и более популярен. Но поломки в таких приборах тоже случаются. Прежде чем выбрасывать, рекомендуется проверить элементы схемы балласта на наличие неисправностей. Вполне реально самостоятельно выполнить ремонт ЭПРА.

Главная функция ЭПРА заключается в преобразовании переменного тока в постоянный. По-другому электронный балласт для газоразрядных ламп называется еще и высокочастотным инвертором. Один из плюсов таких приборов – компактность и, соответственно, небольшой вес, что дополнительно упрощает работу люминесцентных источников света. А еще ЭПРА не создает шум при работе.

Балласт электронного типа после подключения к источнику питания обеспечивает выпрямление тока и подогрев электродов. Чтобы люминесцентная лампа зажглась, подается напряжение определенной величины. Настройка тока происходит в автоматическом режиме, что реализуется посредством специального регулятора.

Такая возможность исключает вероятность появления мерцания. Последний этап – происходит высоковольтный импульс. Поджиг люминесцентной лампы осуществляется за 1,7 с.

Если при запуске источника света имеет место сбой, тело накала моментально выходит из строя (перегорает). Тогда можно попытаться сделать ремонт своими руками, для чего требуется вскрыть корпус.

Основные элементы ЭПРА люминесцентной лампы: фильтры; непосредственно сам выпрямитель; преобразователь; дроссель. Схема обеспечивает еще и защиту от скачков напряжения питающего источника, что исключает необходимость ремонта по данной причине. А, кроме того, балласт для газоразрядных ламп реализует функцию коррекции коэффициента мощности.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Достоинства и недостатки

Благодаря прогрессу в технологических особенностях электронных балластов, эти аксессуары стали широко использоваться в люминесцентных лампах (ЛЛ).

Важные преимущества:

• Гибкость конструкции и отличные характеристики управления. Существуют различные типы балластов с регулируемыми функциями, которые могут работать с ЛЛ на разных выходных уровнях. Есть балласты для слабой освещенности и снижения энергопотребления. Для более высокой освещенности имеются балласты с высокой светоотдачей, которые можно использовать с меньшим количеством ламп и более высоким коэффициентом мощности.
• Большая эффективность. Электронные дроссели редко выделяют много внутреннего тепла, и поэтому они считаются более продуктивными. Эти ЭБ обеспечивают флуоресцентные лампы без мерцания и постоянной мощности, что является одним из наиболее заметных преимуществ.
• Меньшая охлаждающая нагрузка. Поскольку ЭБ не включают в себя катушку и сердечник, выделяемое тепло сводится к минимуму и, следовательно, охлаждающая нагрузка уменьшается.
• Способность одновременно эксплуатировать больше устройств. Один ЭБ может использоваться для управления 4 светильниками.
• Легче по весу. Благодаря использованию электронных балластов светильники имеют меньший вес. Поскольку он не включает в себя сердечник и катушку, он сравнительно легкий по весу.
• Меньшее мерцание лампочки. Одним из величайших преимуществ использования этих компонентов является уменьшение этого фактора.
• Тихая работа. Еще одна полезная особенность — ЭБ работают тихо, в отличие от магнитных балластов.
• Превосходные сенсорные возможности — ЭБ обладают сенсорными возможностями, так как они обнаруживают окончание срока службы лампы и выключают ее до того, как она перегреется и выйдет из строя.
• Электронные дроссели доступны в огромном ассортименте во многих онлайн магазинах электроники по доступным ценам.

К недостаткам можно отнести тот факт, что у электронных балластов переменные токи могут генерировать пики тока вблизи максимумов напряжения, создавая высокий гармонический ток. Это проблема не только для системы освещения, но также может вызвать дополнительные проблемы, такие как паразитные магнитные поля, коррозия труб, помехи от радио и телевизионного оборудования и даже неисправность ИТ-оборудования.

Высокое содержание гармоник также вызывает перегрузку трансформаторов и нейтральных проводов в трехфазных системах. Более высокая частота мерцания может оставаться незамеченной человеческим глазом, тем не менее, она вызывает проблемы с инфракрасными пультами дистанционного управления, используемыми в домашних мультимедийных устройствах, например, таких как телевизоры.

Как правильно выбрать

Перед тем как выбрать устройство для ламп освещения обращают внимание на такие характеристики:

• Тип, мощность и количество ламп в схеме освещения. В листе спецификаций для электронного флуоресцентного балласта будет указано, какие типы и конфигурации светильников предназначены для работы балласта.
• Тип запуска — мгновенный или запрограммированный. Если система освещения характеризуется частым переключением из-за датчиков присутствия или других факторов, выбирают «запрограммированный запуск». В противном случае — «мгновенный», который является лучшим выбором.
• Балластный фактор. Обычный балластный коэффициент (от 0,77 до 1,1) является значением по умолчанию для большинства общего освещения. Низкий балластный коэффициент ({amp}lt;0,77) может быть наиболее подходящим балластным фактором для применений, где полная световая мощность светильников не требуется, тогда он уместен как способ экономии энергии.
• Высокий балластный коэффициент ({amp}gt; 1.1) полезен, когда целью является увеличение световой мощности для таких помещений, как склады или крупные розничные магазины. В этом случае пользователь получит примерно 10% увеличение светового потока по сравнению с номинальной освещенностью прибора.
• Входное напряжение. Некоторые ЭБ обеспечивают универсальное напряжение, другие удельное. В любом случае, проверяют требования к входному напряжению — 120/277/347 В.
• Минимальная начальная температура. Листы спецификации балласта включают температуры, которые будут варьироваться в зависимости от типа светильника, управляемой балластом. Например, ЭБ может показывать минимальную начальную температуру с −17 С до  30 С. Очевидно, что вариации довольно значительные. Поэтому при выборе ЭБ исходят из минимальной и максимальной температуры воздуха в помещении.
• Нормальная схема подключение — параллель. Это позволяет другим светильникам оставаться зажженными, даже если одна лампа в приборе гаснет.
• Контроль анти-стратификации: страты — это нежелательные яркие и тусклые области, которые могут образовывать структуру стоячей волны по всей длине светильника. Полоски более вероятны, когда лампа работает при низких температурах. Производители разработали способы минимизации этих зон и часто ссылаются на функцию защиты от зачистки в спецификации на ЭБ.
• Оценка звука. ЭБ с рейтингом «А» будет тихо гудеть, с рейтингом «D» вызовет ярко выраженный шум. Важность оценки звука зависит от назначения помещений.
• В библиотеках устанавливают ЛЛ с максимально тихим балластом, в то время как этот параметр, не так важен для складов.
• Светодиодный переход: у некоторых производителей ЭБ есть списки мгновенных и запрограммированных стартовых балластов, которые они называют «LED Ready».
• Гарантия производителя.

Как подключить электронный балласт своими руками к люминесцентной лампе

В данной статье я расскажу распространенные поломки современных «балластов» люминесцентных ламп, способы их ремонта, приведу аналоги радиодеталей, которые можно использовать для ремонта. Т.к. данные лампы еще довольно распространены в быту (например, у меня ежедневно используется 5 таких ламп), думаю, тема более чем актуальна.

Если у Вас перестала светить люминесцентная лампа, первым делом необходимо заменить саму люминесцентную «колбу». В ней может быть две неисправности: выход из строя одного из каналов (обрыв спирали накала) или банальный эффект «старения».

Если в темноте на включенной лампе наблюдается еле заметное свечение нитей накала, то, вероятней всего, поломка электронного «балласта» заключается в пробое конденсатора, соединяющего нити накаливания (см. рис.

Когда действия из предыдущего абзаца не помогли, нужно начинать проверку радиодеталей с предохранителя на схеме. Он часто есть в наличии, но у меня на плате он отсутствует (см. рис. п.1).

Следующее на что следует обратить внимание – транзисторы (см. рис. п.1).

Они могут выйти из строя из-за скачков напряжения, например, если дома стоит релейный стабилизатор напряжения, или часто Вами или соседями используется сварка.

Данные транзисторы для замены можно найти в блоках питания энергосберегающих ламп. Т.к. такие лампы часто выходят из строя из-за поломок колбы, то схема и, соответственно, транзисторы, остаются рабочими.

Иногда нужно прозвонить остальные радиодетали и заменить их, в случае, если найдены поврежденные. После каждого этапа ремонта балласта люминесцентных ламп, первое их включение рекомендуется производить через последовательно включенную лампочку накаливания в 40 Ватт. По ее свечению можно будет увидеть наличие короткого замыкания.

Важно помнить, что современные электронные балласты – это импульсные устройства, которые включать без нагрузки (в нашем случае – люминесцентной лампы) строго запрещается, т.к. это приведет к выходу их из строя.

В случае если Вы все перепробовали, но ничего не помогло, или возиться с балластом нет желания, то можно использовать импульсный блок питания от энергосберегающей лампы. Его размеры настолько малы, что легко помещаются в некоторых корпусах для люминесцентных ламп.

Лично у меня 36W люминесцентную лампу питает блок питания от лампы 32W.

Поломанные лампы ждут ремонта

На тему ремонта энергосберегающих ламп в интернете написано предостаточно, решил и я вставить свои 25 копеек. Ремонтировать их пришлось предостаточно, решил поделиться опытом.

Прежде чем браться за ремонт энергосберегающих ламп, рассмотрим некоторые философские вопросы.

Прежде всего,  надо честно ответить себе на этот вопрос, всё посчитать (деньги и время),  и только потом переходить к технической стороне вопроса. Надеюсь, моя статья поможет сделать правильный выбор.

Итак, цену нормальной новой энергосберегайки примем 150 руб. Что это значит? Если лампа поломалась после года работы, считаю, что ремонтировать её нет смысла. Прежде всего потому, что цена необходимых деталей – около 50 руб., плюс стоимость ремонта ещё около 100 руб. Под стоимостью ремонта я подразумеваю цену усилий и затраченного времени.

И главное – ресурс и качество работы лампы со временем неуклонно падает, и это прежде всего относится к люминисцентной колбе. Она по краям темнеет, общая яркость с каждым часом снижается. Как на фото ниже.

КПД такой лампы падает – она больше греется, но меньше светит. Появляется ещё неприятный эффект – лампа “думает”, прежде чем включиться. И включается через секунду-другую, и разгорается не сразу, а через минуту-другую.

Вывод – если энергосберегающая лампа поломалась после года работы – ремонт лампы экономически невыгоден. Возможно, кое-что пойдёт на запчасти, об этом позже.

Более того, сейчас, когда хорошие светодиодные лампы можно приобрести за 90-120 руб., смысла в ремонте КЛЛ вообще не стало.

Ну, а для храбрых и отчаянных – эта статья.

Будем расширять сознание.

Люминесцентные, компактные, энергосберегающие, с электронным балластом, с инвертором – всё одно и то же, суть одна. Более того, такие лампы имеют совершенно разные конструкции. Например, может быть цоколь G9, как у галогенной лампы, может обычный – Е14, Е27, Е40.

Может лампа быть отдельно, и вставляться через патроны, а электронный балласт – отдельно. Это относится прежде всего к линейным, или трубчатым лампам. Пример такой конструкции – светильники типа “Армстронг” для офисных помещений.

То есть, бывают разные конструкции, а суть одна.

Все эти лампы в последнее время модно стало называть “энергосберегающими”, но суть одна. А почему так называют – потому что при той же яркости они потребляют примерно в 5 раз меньше электроэнергии. По заявлениям продавцов, и с этим можно поспорить.

Лампа – это колба со спиралью, наполненная газом. А светильник – это лампа плюс схема, которая обеспечивает поджиг и горение лампы.

Схема эта тоже может называться – электронный балласт, ЭПРА, инвертор, блок питания, генератор, и т.д.

Электронный балласт ЭПРА. Ещё четыре лампы – и будет светильник типа “Армстронг”

Эпра на 4 лампы с другой схемой включения.

В подробности вдаваться не будем. Но принцип работы один.

Имеется выпрямитель, который из 220В 50Гц выдаёт постоянное напряжение 300…315 Вольт. Далее на этом напряжении работает генератор высокой (по сравнению со входной) частоты (около 10…15 кГц). Генератор выдаёт напряжение, которое питает трубку, наполненную газом и покрытую специальным составом. Можно рассказать и глубже, но это есть и на других сайтах.

А пока важно лишь знать, что энергосберегающая лампа принципиально состоит из двух частей – электронного блока и стеклянной части (трубки, или колбы).

Причины поломки КЛЛ – банальны, как и в любой электронной технике, а именно:

• Перегрев по разным причинам,
• Некачественные комплектующие,
• Частые включения/выключения,
• Проблемы с питающим напряжением (пониженное/повышенное, низкое при выключенном выключателе).

В этом разделе опишу, как что нужно проанализировать перед как починить энергосберегающую лампу.

1. Вскрываем лампу

Как правило, место вскрытия – там, где наносится надпись с названием и техническими параметрами лампы. Там же располагаются и концы стеклянной колбы, если колба имеет несколько перегибов.

Как разобрать КЛЛ. В месте вскрытия поддеваем плоской отверткой.

Разобранная лампа

2. Колба

Если есть заметное потемнение на концах, то колбу можно смело выбрасывать. Также, можно считать колбу негодной, если она проработала в лампе более 2 лет.

3. Нити накаливания

Если состояние колбы нормальное, прозваниваем её нити накаливания омметром. Сопротивление должно быть несколько Ом. Чем больше мощность, тем меньше сопротивление.

Спираль и колба нормальные, удача! Ремонт энергосберегающей лампы, возможно, имеет смысл.

Осматриваем плату электронного балласта. Как правило, если там что-то сгорело, это сразу видно. Особенно сгоревшие резисторы. Хотя, резисторы могут выходить из строя без видимых последствий. Как правило, сгорают резисторы в эмиттерных и базовых цепях, и транзисторы. Если сгорело что-то ещё, за ремонт браться не советую. Или просто придётся поменять всё на плате, потратив много времени.

Электронные балласты от компактных люминесцентных ламп. Некоторые запчасти уже вытащены…

Это тот самый конденсатор, который сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Когда выключенная лампа моргает, некоторые говорят, что именно этот конденсатор “виноват”.

Если он вздутый, его обязательно надо поменять. Ёмкость лучше выбрать на шаг больше. Например, стоял 4,7 мкФ – поставить 6,8. Но это не принципиально.

Рабочее напряжение конденсатора – то же, что и у старого, или больше, если поместится в корпус.

6. Монтаж

И конечно проверить предохранитель, целостность монтажа, пайку, механические повреждения. Конечно, это лучше делать в первую очередь, сразу после вскрытия.

Теперь надо принять решение. Я брался за ремонт только в случае, когда у меня под рукой много однотипных сгоревших ламп, так ремонт идёт гораздо веселее.

Много поломанных ламп. Ремонт имеет смысл.

Как показывает практика, из 10 ламп, поломанных в силу естественных причин,  нормальный выход – 3-4 штуки.

Перед тем, как браться за ремонт, надо рассмотреть принципиальные электрические схемы энергосберегающих (компактных люминесцентных) ламп, которые приведены в отдельной статье Схемы энергосберегающих ламп и электронных балластов. Чтобы быть в курсе, как лампа устроена.

Что мы видим в этих схемах? Если в светильнике одна лампа – то там по любому 2 транзистора. Вот они и сгорают, и тянут за собой резисторы.

Для ремонта лампы надо прежде всего определить, какие сгорели резисторы. Как правило, сейчас для обозначения номинала резистора применяется цветовая маркировка, советую свою статью, без этого в ремонте никак.

С транзисторами чуть сложнее. От мощности транзистора зависит, какова мощность всей лампы (светильника). Транзисторы применяются высоковольтные, тип MJE или аналоги. Вот примерная таблица соответствия модели транзистора и мощности лампы:

• MJE13001 (мощность до 7 Вт)
• MJE13002 (мощность до 10 Вт)
• MJE13003 (мощность до 15 Вт)
• MJE13004 (мощность до 20 Вт)
• MJE13005 (мощность до 40 Вт)
• MJE13006 (мощность до 75 Вт)
• MJE13007 (мощность до 100 Вт)
• MJE13008 (мощность до 120 Вт)
• MJE13009 (мощность до 150 Вт)