Что такое ЭПРА для люминесцентных ламп как работает схемы подключения

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.

Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп

21.05.2017

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.

Изобретение и массовый выпуск люминесцентных ламп – это шаг вперед по сравнению с малоэффективными лампами накаливания.

Ток в газовом разряде растет лавинообразно, что приводит к резкому падению сопротивления. Для того чтобы электроды люминесцентной лампы не вышли из строя от перегрева, последовательно включается дополнительная нагрузка, ограничивающая величину тока, так называемый балластник. Иногда для его обозначения употребляют термин дроссель.

Используются два вида балластников: электромагнитный и электронный. Электромагнитный балласт имеет классическую, трансформаторную комплектацию: медный провод, металлические пластины. В электронных балластниках (electronic ballast) применяются электронные компоненты: диоды, динисторы, транзисторы, микросхемы.

Для первоначального поджига (пуска) разряда в лампе в электромагнитных устройствах дополнительно используется пусковое устройство – стартер. В электронном варианте балластника эта функция реализована в рамках единой электрической схемы.

Устройство получается легким, компактным и объединяется единым термином – электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА).

Массовое применение ЭПРА для люминесцентных ламп обусловлено следующими достоинствами:

• эти аппараты компактны, имеют небольшой вес;
• лампы включаются быстро, но при этом плавно;
• отсутствие мерцания и шума от вибрации, поскольку ЭПРА работает на высокой частоте (десятки кГц) в отличие от электромагнитных, работающих от сетевого напряжения с частотой 50 Гц;
• снижением тепловых потерь;
• электронный балласт для люминесцентных ламп имеет значение коэффициента мощности до 0,95;
• наличие нескольких, проверенных видов защиты, которые повышают безопасность использования и продлевают срок службы.

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

Люминесцентная лампа, С1 и С2 – конденсаторы

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.

При этом снижается регулирующая частота генератора и напряжения, а дроссель ограничивает ток.

Фото внутреннего устройства ЭПРАФото типового устройства ЭПРА

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.

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

Лампы T8 имеют диаметр стеклянной колбы 26 мм. Широко используемые лампы T10 и T12 имеют диаметры 31,7 и 38 мм соответственно. Для светильников обычно применяют ЛДС мощностью 18 Вт.

Лампы T8 не теряют работоспособности при скачках питающего напряжения, но при понижении напряжения более чем на 10% зажигание лампы не гарантируется. Температура окружающего воздуха также влияет на надежность работы ЛДС T8.

При минусовых температурах снижается световой поток, и могут происходить сбои в зажигании ламп. Лампы T8 имеют срок службы от 9 000 до 12 000 часов.

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

Источники освещения, называемые люминесцентными, в отличие от снабженных нитью накала аналогов, для работы нуждаются в пусковых устройствах, называемых балластом.

Балласт для люминесцентных ламп – пускорегулирующее устройство, которое применяется с целью эффективного ограничителя тока.

Применение такого балласта особенно актуально при недостаточной электрической нагрузке и отсутствии достаточного ограничения при потреблении тока.

Принцип работы

Основной принцип действия электронного балласта люминесцентной лампы может варьироваться в зависимости от исполнения этого устройства.

Принцип работы балластного устройства в электромагнитном исполнении:

• подача напряжения сопровождается разрядом, а также последующим разогревом и замыканием биметаллических электродов;
• в процессе замыкания стартерных электродов в несколько раз возрастает рабочий ток, что обусловлено ограничением внутреннего сопротивления дроссельной катушки;
• остывание стартера вызывает размыкание биметаллических электродов;
• при размыкании цепи стартером, в индукционной катушке возникает импульс высокого напряжения и «зажигание».

Принцип работы балласта в электронном исполнении достаточно простой, но предполагает обязательное наличие пускового устройства – стартера, пускорегулирующего дросселя, а также конденсаторов. Стартер позволяет в автоматическом режиме осуществлять включение и отключать предварительного накала электродов.

Электронные пускорегулирующие устройства или балласты получили наиболее широкое распространение благодаря отсутствию шума и мерцания источника света, потребления меньшего количества электрической энергии, а также более компактным размерам.

Стандартные электронные балласты – своеобразные преобразователи напряжения, посредством которых происходит питание люминесцентных осветительных приборов. На сегодняшний день известно большое количество видов электронных балластов, но наибольшую популярность, вполне заслуженно, получили:

• Устройства, в которых осуществляется предварительный подогрев перед передачей зажигающего потенциала на катоды. Высокая частота подающегося напряжения существенно увеличивает КПД и устраняет мигание, а зажигание – нарастающее или моментальное.
• Устройства комбинированного типа, характеризующиеся участием колебательного контура при «зажигании» и резонансом до момента разряда, сопровождающегося повышением показателей напряжения и подогревом катодов.

Как правило, схема запуска в условиях комбинированного метода предполагает наличие в контуре катодной нити накала.

Важно отметить, что особенностью компактных люминесцентных ламп, рассчитанных на установку в стандартные патроны «Е-14» и «Е-27», является наличие встроенного в общую конструкцию, электронного балласта.

В настоящее время используется несколько вариантов балласта, которые имеют определенные существенные отличия:

• энергоэффективное балластное устройство для трубчатой люминесцентной лампы, предназначенное для бесперебойной работы и получения рассеянного освещения;
• активное балластное устройство, предназначенное для максимально равного распределения напряжения вне зависимости от участка;
• балластное устройство типа «Т8-Nаvigаtоr», имеющее высокие технические характеристики и стабилизирующее работоспособность всей системы.

Компактные люминесцентные источники света с балластным устройством не имеют каких-либо отличий в плане технических характеристик от стандартных приборов.

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.
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.

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.

Эпра для лампы своими руками

{SOURCE}

Необходимость хорошего освещения радиолюбительского места занятий, с достаточным световым потоком и в тоже время экономичного,  подвигло, можно даже сказать,  на некоторые искания и пробу вариантов.

Сначала использовал обычную небольшую лампу прищепку, поменял её на маленький настольный люминесцентный светильник, затем был 18 ваттный люминесцентный светильник  «потолочно – настенного»  варианта китайского производства.

Последнее понравилось более всего, но  крепление непосредственно самой лампы в арматуре было несколько занижено, буквально на два – три сантиметра, однако «для полного счастья» их и не хватало. Выход нашёл в том, чтобы сделать тоже самое, но по своему. Так как работа имевшегося ЭПРА нареканий не вызывала логично было схему повторить. 

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.

Рисунок можно сохранить на ПК и увеличить

Первая сборка на монтажной плате. Номиналы компонентов подбирал скрупулёзно, невзирая на габариты и количество, и был вознаграждён – лампочка зажглась с первого раза.

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.

ЭПРА схема подключения

Улучшить работу люминесцентного светильника, убрав надоедливое гудение, раздражающее моргание, и повысить яркость свечения вполне реально самому. Достаточно лишь заменить устаревшую схему дроссельного управления на современный электронный пускорегулирующий аппарат — ЭПРА.

Подключение балластной электроники возможно выполнить с любой люминесцентной трубкой, всех типов: Т12, Т8 и Т5, но к лампам Т12 оно будет не так рационально. Производство ламп Т12 сейчас сокращается, ввиду их низкой энергоэкономичности по сравнению с другими Т8 и Т5. За границей устаревшие Т12 фактически уже не выпускаются.

Обычный, купленный в магазине ЭПРА состоит из:

• фильтра низкочастотных помех, работающего на вход и выход устройства;
• выпрямителя переменного тока сетевой частоты;
• инвертора;
• элементов для коррекции коэффициента мощности;
• фильтра постоянного тока;
• дросселя, ограничивающего рабочий ток.

Светильник запускается электронным балластом в три этапа:

1. Прогрев спиралей лампы для последующего плавного пуска, продлевающего срок службы.
2. Подача импульса повышенного напряжения, необходимого для включения лампы.
3. Стабилизация напряжения на рабочем уровне после зажигания светильника.

Подключение люминесцентных ламп через ЭПРА

Первое, что нужно сделать — разобрать светильник и вынуть из него старую начинку: дроссель, стартер, конденсаторы. В конечном итоге внутри должны остаться лампы дневного света, комплект проводов и новоустановленный электронный блок.

Для такой работы вам потребуется:

• индикатор фазы;
• отвертка с минусовым жалом;
• отвертка крестовая;
• кусачки;
• канцелярский нож для зачистки проводов;
• изоляционная лента;
• саморезы, понадобятся для закрепления блока ЭПРА.

Покупать новый электронный блок следует исходя из мощности вашего светильника.

Подключение ЭПРА к люминесцентным лампам несложно сделать, имея минимальные познания в электрических схемах, и небольшой опыт работы с электропроводкой.

Перед тем как собирать схему, следует выбрать внутри светильника место для закрепления коробка ЭПРА, руководствуясь длиной проводов и удобством доступа к клеммам. Электронный блок быстро и надежно закрепляется к корпусу при помощи обычных саморезов в пробитые гвоздем отверстия. Теперь можно соединить пускорегулирующий аппарат с розетками ламп.

Подключая две люминесцентные лампы, без разницы последовательно или параллельно, убедитесь в том, что мощность электронного блока в два раза выше, чем у каждого источника света. Таким же принципом, важно руководствоваться при сборке трёх и более ламп в одном светильнике.

Собрав осветительный прибор, нужно бы его повесить на место. Перед подключением проводов, торчащих из стены, проверьте отсутствие напряжения на них индикатором.

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.

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.

Балласт – это специализированный пускорегулирующий механизм, обеспечивающий происхождения правильного алгоритма процессов в люминесцентной лампе и обеспечивающий необходимые условия для ее работы.

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

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.

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.