Что такое ЭПРА для люминесцентных ламп: как работает + схемы подключения

Что такое балласт и для чего он нужен

Чтобы понять, для чего нужен балласт, необходимо понять принцип работы люминесцентной лампы (ЛЛ). Рассмотрим ее устройство. Конструктивно любая люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу в виде трубки, на концах которой припаяны тугоплавкие спирали, являющиеся электродами. Колбу наполняют инертным газом с небольшой добавкой металлической ртути. Изнутри она открыта люминофор — вещество, способное излучать видимый свет при воздействии ультрафиолетового излучения.

При подаче напряжения на электроды в колбе возникает тлеющий разряд. Поток электронов активирует атомы ртути, и они начинают излучать в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолет воздействует на люминофор, заставляя его ярко светиться в видимом спектре.

Сам ультрафиолет поглощается люминофором и стеклянной колбой. Он не отходит от ламп. Это исключает вредное воздействие ультрафиолета на человека.

Теоретически это просто. В самом деле, в выключенной в холодном состоянии лампе при подаче на электроды рабочего напряжения разряда не произойдет, так как ртуть находится в конденсированном состоянии, а сопротивление инертного газа между электродами слишком велико. При запуске ртуть начинает испаряться, сопротивление газового промежутка между электродами резко падает, и тлеющий разряд в колбе превращается в неконтролируемую дугу. Для нормальной работы лампы должны быть выполнены два условия:

1. Запускать.
2. Поддержание рабочек тока через колбу.

Это то, что делают балласты, или устройства предварительной настройки (ПРА). Без них не может работать ни одна люминесцентная лампа.

Конструкции пускорегулирующих модулей

Конструкции промышленных и бытовых люминесцентных светильников, как правило, комплектуются модулями ЭПРА. Аббревиатура читается понятно – электронное двухтактное устройство.

Электромагнитное устройство старого образца

Глядя на конструкцию этого устройства из серии электромагнитной классики, сразу можно отметить явный недостаток — громоздкость модуля.

Правда, конструкторы всегда старались минимизировать габариты ЭМПРА. В какой-то странице это печать, судя по современным модификациям уже в виде ЕПРА.

Набор функциональных элементов элегматного пускорегулирующего оборудования. Его составляющие, как видите, состоят всего из двух компонентов — дроссельной заслонки (так называемый балласт) и стартера (схема формирования разряда)

Громоздкость электромагнитной конструкции обусловлена ​​введением в схему дросселя больших размеров — обязательного элемента, предназначенного для сглаживания сетевого напряжения и выполняющего роль балласта.

Помимо дросселя, в схему ЭМПРА входят пускатели (один или два). Очевидна забедность качаться их работы и дноглезности лампы, т к неисправность стартера вызывает фальстарт, что означает перегрузку по току на витках катушки.

Вот так выглядит один из вариантов конструкции пускателя импульсно-регулирующего электромагнитного модуля люминесцентных ламп. Есть масса других конструкций, где разница в размерах, материалах корпуса

Наряду с ненадежностью стартера люминесцентные лампы страдают стробирующим эффектом. Проявляется он в виде мерцания с девушенной частотой, близкой к 50 Гц.

Наконец, пускорегилирующий апартамент обеспечивает значительные потери энергии, то есть в целом снижает КПД ламп люминесцентного типа.

Усовершенствование конструкции до ЭПРА

Начиная с 1990-х годов схемы люминесцентных ламп все чаще стали дополняться усовершенствованной конструкцией пульсирующего модуля.

Основу модернизированного модуля составили полупроводниковые электронные элементы. Соответственно уменьшились габариты устройства, а качество работы отмечено на более высоком уровне.

Результат модификации электромагнитных регуляторов – электронные полупроводниковые устройства для запуска и регулирования освещения люминесцентных ламп. С технической точки зрения они отличаются более высокими эксплуатационными характеристиками

Внедрение полупроводниковых ЭПРА привело практически к полному устранению дефектов, имевшихся в схемах приборов устаревшего формата.

Электронные модули показывают качественную стабильную работу и увеличивают срок службы люминесцентных ламп.

Более высокий КПД, более плавная регулировка яркости, повышенный коэффициент мощности – все это положительные показатели новых модулей ЭПРА.

Принцип работы пускателя

Какая схема использовалась для запуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, аналогичные процессы происходят при использовании дроссельной заслонки и стартера. Всего три фазы:

• Первоначальный прогрев электродов. В ЭПРА это происходит при достаточно мягком повышении напряжения вольфрамовых нитей.
• Огонь. В этот момент схема подает высоковольтный импульс (обычно около полукиловольта). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напрежение поджигания у люминесцентных ламп существенно выше програждения горения.
• Сжигание. После высоковольтного импульса схема снижает напряжение до уровня, необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В ЕРРА импульс зажигания обеспечивается электронной схемой. В классической схеме — за энергию, накопленную дросселем. Прогрев электродов также обеспечивает ЭПРА. При включении цепи пускателя электроды прогреваются в момент замыкания контактов пускателя. Его можно заменить на кнопку без фиксации.

Из чего состоит приспособление?

Основными составляющими схемы электронного модуля являются:

• выпрямляющее устройство;
• фильтр электромагнитного излучения;
• корректор кофециировать качество;
• фильтр сглаживания программы;
• инверторная схема;
• дроссельный элемент.

Схематическое построение предусматривает один из двух вариантов – мост или полумост. Конструкции, где используется мостовая схема, как правило, поддерживают работу с лампами большой мощности.

Примерно на такие приборы света (мощностью от 100 Вт), пускорегулирующие модули, выкетанные по мостовой шкема, как какланты. Что, кроме поддержки мощности, положительно влияет на характеристики питающего напряжения

Между тем в составе люминесцентных ламп в основном используются модули, построенные по полумостовой схеме.

Такие приборы на ринке вречеться по завершению с мостовыми, т.е к для условного применения профессиональными машинами пачистию до 50 Вт.

Особенности работы аппарата

Условно функциональность электроники можно разделить на три этапа работы. В первую очередь включена функция предварительного нагрева нитей накала, что является важным моментом с точки зрения долговечности газовых приборов.

Особенно необходимой эта функция видится в условиях низкотемпературной среды.

Вид рабочей электронной платы одной из моделей триггерно-регулирующего модуля на полупроводниковых элементах. Эта небольшая световая пластина полностью заменяет функционал массивного дросселя и добавляет ряд улучшенных свойств

Затем схема модуля запускает функцию формирования импульса высоковольтного импеданса — уровень напряжения около 1,5 кВ.

Наличие напряжения такой величины между электродами неизбежно сопровождается пробоем газовой среды цилиндра люминесцентной лампы — зажиганием лампы.

Наконец, подключается третий этап схемы работы модуля, основной функцией которого является создание стабилизированного напряжения горящего газа внутри баллона.

Уровень напряжения в этом случае относительно низок, что обеспечивает низкое энергопотребление.

Принципиальная схема пускорегулятора

Как уже отмечалось, часто используемой конструкцией является модуль ЭПРА, собранный по двухтактной полумостовой схеме.

Принципиальная схема полумостового устройства запуска и регулирования параметров люминесцентных ламп. Однако это далеко не единственное схемное решение, используемое для изготовления ЭПРА

Данная схема работает в следующей последовательности:

1. На диодный мост и фильтр подается сетевое напряжение 220В.
2. На выходе фильтра формируется постоянное напряжение 300-310В.
3. Частота напряжения увеличивается инверторным модулем.
4. От инвертора напряжение проходит через симметричный трансформатор.
5. Необходимый рабочий потенциал для люминесцентной лампы формируется на трансформаторе за счет управляющих ключей.

Ключи управления, установленные в цепи из двух секций первичной и вторичной обмотки, регулируют требуемую мощность.

Поэтому на вторичной обмотке формируется ее потенциал для каждого этапа работы лампы. Например, при нагреве нити одна намотана, а другая в режиме работы током.

Рассмотрим принципиальную схему полумостового ЭПРА для ламп мощностью до 30 Вт. Здесь сетевое напряжение выпрямляется набором из четырех диодов.

Выпрямленное напряжение с диодного моста попадает на конденсатор, где сглаживается по амплитуде, фильтруется гармониками.

Правильный подбор электронных элементов влияет на качество схемы. Нормальная работа характеризуется параметром тока на плюсовом выходе конденсатора С1. Длительность импуса розжига лимическая определяется кондансиратором С4

Далее с помощью инвертирующей части схемы, собранной на двух ключевых транзисторах (полумост), получаемое из сети напряжение с частотой 50 Гц преобразуется в потенциал с более высокой частотой — от 20 кГц.

Он подается уже на клеммы люминесцентной лампы для обеспечения рабочего режима.

Например, мостовая схема работает по такому же принципу. Разница лишь в том, что в нем используются не два инвертора, а четыре ключевых транзистора. Соответственно схема несколько усложняется, добавляются дополнительные элементы.

Блок инверторной схемы, собранный по мостовой схеме. В работе участвуют не два, а четыре ключевых транзистора. И часто предпочтение отдается полупроводниковым элементам полевой структуры. На схеме: VT1…VT4 — транзисторы; Тп — трансформатор тока; Up, Un — преобразователи

Между тем, именно мостовой вариант сборки обеспечивает подключение большого количества ламп (более двух) на одном пускорегулирующем аппарате. Как правило, устройства, собранные по мостовой схеме, рассчитаны на мощность нагрузки 100 Вт и выше.

Читайте также: Филаментные лампы: что это, секреты, плюсы и минусы

Варианты подключения люминесцентных ламп

В зависимости от схемных решений, использованных в конструкции спусково-регулирующего аппарата, варианты подключения могут быть самыми разными.

Если одна модель устройства поддерживает, например, подключение одной лампы, то другая модель уже может поддерживать одновременную работу четырех ламп.

Простейший вариант питания лимичека через органический пускорегуляторный элемент: 1 – нить кала; 2 – стартер; 3 – стеклянная колба; 4 – дроссель; L – фазная линия питания; N – нулевая линия

Самым простым подключением является вариант с электромагнитным устройством, где основными элементами схемы являются только дроссель и стартер.

Здесь от сетевого интерфейса фазная линия подключается к одному из двух выводов дросселя, а нулевой провод подключается к одному выводу люминесцентной лампы.

Сглаженная на дросселе фаза отделена от его второго вывода и подключена ко второму (противоположному) выводу.

Оставшиеся две клеммы лампы подключаются к гнезду стартера. Вот, собственно, и вся схема, которая до появления электронно-полупроводниковых моделей ЭПРА использовалась повсеместно.

Вариант подключения двух люминесцентных ламп через один дроссель: 1 – конденсатор фильтрующий; 2 – дроссель, по частичной зависимости части двух приборов света; 3, 4 – лампы; 5.6 – стартеры; L – фазная линия питания; N – нулевая линия

На основе этой же схемы реализовано решение с подключением двух люминесцентных ламп, одного дросселя и двух пускателей. Правда, в этом случае требуется подбирать дроссель по мощности, исходя из суммарной мощности газовых ламп.

Вариант схемы дроссельной заслонки может быть изменен для устранения дефекта стробирования. Это нередко происходит именно на лампах с электромагнитным ЭПРА.

Доработка сопровождается добавлением схемы с диодным мостом, включающимся после дросселя.

Ремонт электронного балласта для люминесцентных ламп

Перед ремонтом балласта убедитесь, что проблема не в самой лампе. Проверка исправности ЛЛ не сложна. Для этого вынимаем его из лампы и прозваниваем катушки катодов любым тестером в режиме измерения малых сопротивлений. Если у нас в руках окажется так называемый КЛЛ, то его придется разобрать на спирали. При проверке обеих катушек прибор должен показать сопротивление от нескольких единиц до нескольких десятков Ом (в зависимости от мощности лампы).

Если хотя бы одна из спиралей не звонит, лампа неисправна. На фото выше спираль слева прямая, справа — в изломе. ЛЛ не работает и починить его невозможно.

Неисправность ЛЛ может не включаться в опании опании активного слоя, дрананного на спили, что они будут звониться. При этом резко возрастает пусковое и рабочее напряжение лампы. Их ЕПРА предоставить не может. Но такой дефект не проявляется мгновенно. Свет начинает туго включаться, самопроизвольно перезапускается и в итоге гаснет совсем.

Распространённые принципиальные схемы

Прежде чем перейти к ремонту, рассмотрим несколько распространенных схем ЭПРА для люминесцентных ламп. Начнем с самого простого. Применяется в лампах малой мощности, в том числе компактных люминесцентных (КЛЛ).

Схема простого балласта люминесцентной лампы

Напряжение сети выпрямляется диодным мостом Д3-Д6 и сглаживается высоковольтным конденсатором С4. Пройдя через фильтр L2, С7, он питает блок-генератор, собранный на транзисторах Q1, Q2 и трансформаторе Т1. Рабочая частота генератора обычно составляет 10-20 кГц. Импульсное напряжение, снимаемое с обмотки Т1, через дроссель L1 поступает на выходы катодов люминесцентной лампы ЛМЗ1. Вторые выводы катодов подключены через конденсатор С5.

После подачи схемы питания генератор запускается. Напрежение частого производства подается на катоды лампы. Пока разряда в колбе нет, напряжение проходит по спиралям и С5. Емкость С5 подобрана так, что он вместе с катушками ЛМП1, дросселем Л1 и обмоткой Т1 образует колебательный контур, настроенный на частоту генератора. В результате резонансное напряжение на катодах возрастает до 1 кВ. Происходит пробой газового мережутка в кольбе — лампа запускауста.

Из-за малого сопротивления разряда в колбе конденсатор С5 шунтируется, резонанс нарушается, а на электроды подается рабочее напряжение, необходимое для ЛЛ. Ток через колбу LMP1 ограничивается дросселем L1.

Поскольку рабочая частота дросселя высока, он имеет скромные габариты по сравнению с электромагнитным балластом, работающим на частоте 50 Гц.

Эта схема обеспечивает холодный пуск лампы. То есть она зажигается без предложения и прогревается катодами практически мгновенно. Это не оптимальный режим, так как резко сокращает срок службы ЛЛ. А теперь рассмотрим следующую схему.

В целом шека и же с налоговым принципом работы. Сетевое напряжение выпрямляется, сглаживается и питает генератор, который, в свою очередь, питает ЛЛ. Но обратите внимание на терморезистор, включенный параллельно пусковому конденсатору С3. Терморезистор имеет пожизненный ТКС (такой прибор еще найти позистор). Пока холодно, у него низкое сопротивление. При подаче питания на лампу позистор шунтирует С3 и резонанса не происходит — нити накала нагреваются рабочим напряжением, недостаточным для образования разряда в колбе ЛМП1.

Через некоторое время позистор нагревается протекающим по нему током. Его сопротивление увеличивается. Конденсатор С3 перестает шунтировать, возникает резонанс. Напряжение увеличивается до 1 кВ. Происходит пробой газового мережутка в кольбе — лампа запускауста.

В дальнейшем при работе лампы часть тока протекает и через позистор, поддерживая его в нагретом состоянии, чтобы он не мешал работе ЛЛ. Это снижает КПД конструкции (на нагрев резистора уходит энергия), но эти затраты незначительны — сопротивление нагретого терморезистора велико, а ток через него мал. Кроме того, они оправданы многократно увеличенным сроком службы люминесцентной лампы за счет ее «правильного» запуска.

В заключение рассмотрим более сложную и «умную» схему ЭПРА, собранную на специализированной микросхеме. Например, о таком балласте шла речь в разделе «Варианты схемы подключения». Там он позиционировал себя как универсальный и мог работать с произвольным количеством ЛЛ разной мощности (от 1 до 4).

Чтобы понять принцип его работы, нужны схемы подключения ламп к этому балласту.

Работа такого балласта с ЛЛ делится на три этапа:

1. Предварительный разогрев катодов.
2. Начинать.
3. Рабочий режим.

После включения питания генератор, собранный на микросхеме D1, запускается с частотой около 65 кГц. Сигнал генератора через силовой ключ, собранный по полумостовой схеме на транзисторах VT2, VT3, подают на трансформатор Т2 и далее на катушки катодов ЛЛ, предварительно разогревая их.

Через опредёленное время (регулируется резистором R13) частота генератора начинает снижаться. Как только оно снизится до резонансной частоты, на которую настроен контур L2С16, напряжение на катодах лампы возрастет до 800 В. В кольбе Экономического разраждения – ЛЛ запустилась. При этом на вид 13 D1, напряжение, запускающее третью ступень – рабочую.

Если напряжение на выводе 13 микросхемы не появилось, а на выходе 1 упало ниже 0,8 В, процесс зажигания повторяется. При нескольких безуспешных попытках запуска ЭПРА прекращает работу и выключает неисправную лампу. То же самое произойдет, если вы попытаетесь запустить прибор без лампы.

При удачном пуске частота генератора понижается до рабочей (устанавливается резистором R12). Ток через лампу стабилизируется и поддерживается на заданном уровне даже при значительных колебаниях напряжения питания (для данной схемы – от 110 до 250 В). На элементах Т1 и VT1 ​​собран корректор активной мощности, уменьшающий реактивную составляющую.

Типовые неисправности и их устранение

Теперь буду ремонтировать балласт люминесцентной лампы своими руками. Мы не будем устранять сложную неисправность – для этого потребуются определенные знания и инструменты, но с проблемами мы справимся проще. Давайте посмотрим, что ломается чаще всего из того, что мы можем найти и исправить:

• некачественный монтаж;
• предохранитель;
• высоковольтный конденсатор;
• выпрамительный мост;
• силовой транзистор;
• дроссель/трансформатор.

Итак, разбираем стартер и производим визуальный осмотр. Все элементы, прожики и пайки должны быть в исправном состоянии — без следов деформации, потемнения, разрушения и подгорания. На фото ниже они хорошо видны (слева направо и сверху вниз):

• некачественная пайка;
• вздутие сглаживающего конденсатора;
• сгоревший дроссель;
• сломанный транзистор).

Если находим такие элементы, меняем их. Обнаруживаем непропай – лудим и пропаиваем.

техническое обслуживание электрооборудования и промышленной электроники. Например, вздутие конденсатора вызвано пробоем выпрямительного диода. Предохранитель может сореть из вышедшего из конструкции силовой транзистор или конденсатор.

Теперь посмотрим, как вышеперечисленные элементы выглядят на плате драйвера. В зависимости от модели электроприбора они могут располагаться в другом месте, но различия обычно незначительны. Найти нужный элемент нетрудно.

На фото указаны номера:

• 1 – предохранитель;
• 2 – диодный мост;
• 3 – сглаживающий конденсатор;
• 4 – силовые транзисторы;
• 5 – импульсный трансформатор;
• 6 – дроссель.

Теперь берем тестер в руки и проверяем предохранитель (если он есть), не выпаивая его из схемы. Прибор в режиме измерения низкого сопротивления или проверки диодов должен показывать ноль. В противном случае предохранитель неисправен.

Выпрямительный мост. Он может быть собран как на отдельных диодах, так и представлять собой набор из четырех диодов в одном корпусе. На фото ниже такая сборка отмечена стрелкой.

В любом случае прозваниваем каждый диод в обе стороны при включенном тестере в режиме проверки полупроводников. В одну сторону прибор должен показывать падение напряжения порядка нескольких сотен милливольт, в другую — бесконечность. Диоды перед проверкой выпаивать не надо.

Конденсатор. Этот элемент выглядит как небольшая бочка рядом с выпрямляющей перемычкой. Даже если он выглядит неподвижным (не надулся и не взорвался), его стоит проверить. Для этого выпаиваем из схемы конденсатор и вызываем его в режим проверки диодов, предварительно ненадолго замкнув его выводы, чтобы его разрядить.

В первый момент прибор покажет небольшие значения падения напряжения. По мере заряда конденсатора они будут увеличиваться. Если показания прибора низкие и не меняются, конденсатор пробит. Если мультиметр показывает бесконечность, то конденсатор пробит. В обоих случаях элемент меняется.

Транзистори. Их для проверки тоже придется запекать. Переводим мультметр в диоды, производимые и прозванивающие трансистор между выдовами база-коллектор и база-эмитер в обече находных. В одной стране прибор покажет падение напряжения порядка нескольких сотен милливольт, в другом – бесконечность. Выводы колектров-эмиттер на будуне звониться вообще – в обе страны инфининость.

Это все, что мы можем сделать, чтобы помочь электронному балласту. Для обнаружения и устранения более сложных неисправностей потребуется помощь специалиста.

Мы избраны, для чего нужен балласт люминесцентной лампы. Узнали, что это за балласты, как они работают, научились устранять распространенные неисправности этого электронного блока.

Подключение к электронным модулям

Варианты подключения люминесцентных ламп на электронных модулях немного отличаются. Каждое электронное пусковое устройство имеет входные клеммы для подачи сетевого напряжения и выходные клеммы для нагрузки.

В зависимости от комплектации ЭПРА подключаются одна или несколько ламп. Как правило, на корпусе прибора любой мощности, рассчитанной на подключение соответствующего количества ламп, имеется принципиальная схема включения.

Порядок подключения люминесцентных ламп к устройству пуско-регулирующего, работающего на полупроводниковых элементах: 1 – интерфейс для сети и заземления; 2 – интерфейс для ламп; 3,4 — фонари; L – фазная линия питания; N – нулевая строка; 1…6 — интерфейсные контакты

На схеме выше, например, предусмотрено питание максимум двух люминесцентных ламп, так как в схеме используется модель двухлампового ПРА.

Два интерфейса устройства рассчитываются следующим образом: один для подключения сетевого напряжения и заземляющего провода, другой для подключения ламп. Этот вариант тоже из серии простых решений.

Аналогичное устройство, но рассчитанное уже на работу с четырьмя лампами, отличается наличием увеличенного количества клемм на интерфейсе подключения нагрузки. Сетевой интерфейс и линия заземления остаются без изменений.

Схема подключения по четырехламповому варианту. В качестве пуско-регулирующего устройства также используется электронный полупроводниковый ЭПРА. На схеме 1…10 — контакты интерфеаса продавач пуска и регулирования

Однако наряду с простыми устройствами – одно-, двух-, четырехламповыми – встречаются пускорегилирующие конструкции, схема которых предусматривает использование функции регулирования яркости люминесцентных ламп с их помощью.

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

Чем подобные устройства отличаются от уже рассмотренных устройств? Что помимо сетевого и нагрузки они оснащены еще и интерфейсом для подключения управляющего напряжения, уровень которого обычно составляет 1-10 вольт постоянного тока.

Четырехламповая конфигурация с возможностью плавной грузолки разместитини свечения: 1 – режим режима; 2 – контакты подачи управляющего напряжения; 3 – заземляющий контакт; 4, 5, 6, 7 – люминесцентные лампы; L – фазная линия питания; N – нулевая строка; 1…20 — контакты интерфейса устройства, пуск и регулирование

Таким образом, разнообразие конфигураций электронных триггерно-регулирующих модулей позволяет организовать системы осветительных приборов разного уровня. Это не только уровень мощности и охвата площади, но и уровень контроля.