Электронный балласт для люминесцентных ламп: что это такое и схемы подключения

Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп

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

Люминесцентная лампа, С1 и С2 – конденсаторы

Электрическая схема ЭПРА

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

Фото внутреннего устройства ЭПРА

Фото типового устройства ЭПРА

Конденсатор в работе устройства

Этот элемент конструкции поддерживает стабильную работу стартера. Пускатель и конденсатор взаимосвязаны. Основные функции прибора:

уменьшение интенсивности помех, которые возникают вследствие размыкания и смыкания стартерных электродов;
увеличение продолжительности импульса, возникающего во время размыкания электродов;
предотвращение возможности спаивания электродов, возможное вследствие большого значения импульсного напряжения.

Основное отличие конденсаторов заключается в их емкости. Чаще применяются устройства с емкостью в 0,003–0,1 мкФ.

Стартеры различных типов и модификаций конструктивно схожи. Зная основу их устройства, при необходимости пользователь сможет легко проверить и работоспособность.

Подключение через современный электронный балласт

Подключение источника света с электронным балластом

Особенности схемы

Современный вариант подключения. В схему включается электронный балласт – это экономное и усовершенствованное устройство обеспечивает гораздо более длительный срок службы люминесцентных ламп по сравнению с вышерассмотренным вариантом.

В схемах с электронным балластом люминесцентные лампы работают на повышенном напряжении (до 133 кГц). Благодаря этому свет получается ровным, без мерцаний.

Современные микросхемы позволяют собирать специализированные пусковые устройства с низким энергопотреблением и компактными размерами. Это дает возможность помещать балласт прямо в цоколь лампы, что делает реальным производство малогабаритных осветительных приборов, вкручивающихся в обыкновенный патрон, стандартный для ламп накаливания.

При этом микросхемы не только обеспечивают светильники питанием, но и плавно подогревают электроды, повышая их эффективность и увеличивая срок службы. Именно такие люминесцентные лампы можно использовать в комплексе с диммерами – устройствами, предназначенными для плавного регулирования яркости света лампочек. К люминесцентным лампам с электромагнитными балластами диммер не подключишь.

По конструкции электронный балласт является преобразователем электронапряжения. Миниатюрный инвертор трансформирует постоянный ток в высокочастотный и переменный. Именно он и поступает на нагреватели электродов. С повышением частоты интенсивность нагрева электродов уменьшается.

Включение преобразователя организовано таким образом, чтобы сначала частота тока находилась на высоком уровне. Люминесцентная лампочка, при этом, включается в контур, резонансная частота которого значительно меньше начальной частоты преобразователя.

Далее частота начинает постепенно уменьшаться, а напряжение на лампе и колебательном контуре увеличиваться, за счет чего контур приближается к резонансу. Интенсивность нагрева электродов также увеличивается. В какой-то момент создаются условия, достаточные для создания газового разряда, в результате возникновения которого лампа начинает давать свет. Осветительный прибор замыкает контур, режим работы которого при этом изменяется.

При использовании электронных балластов схемы подключения ламп составлены так, что у регулирующего устройства появляется возможность подстраиваться под характеристики лампочки. К примеру, спустя определенный период использования люминесцентные лампы требуют более высокого напряжения для создания начального разряда. Балласт сможет подстроиться под такие изменения и обеспечить необходимое качество освещения.

Таким образом, среди многочисленных преимуществ современных электронных балластов нужно выделить следующие моменты:

высокую экономичность эксплуатации;
бережный прогрев электродов осветительного прибора;
плавное включение лампочки;
отсутствие мерцания;
возможность использования в условиях низких температур;
самостоятельную адаптацию под характеристики светильника;
высокую надежность;
небольшой вес и компактные размеры;
увеличение срока эксплуатации осветительных приборов.

Недостатков всего 2:

усложненная схема подключения;
более высокие требования к правильности выполнения монтажа и качеству используемых комплектующих.

Взрывозащищенные люминесцентные светильники серии EXEL-V из нержавеющей стали

Ремонт люминесцентного светильника. Основные неисправности и их устранение. Инструкция

Если светильник не пытается зажечься, перед поиском неисправности в нем нужно измерить напряжение на его входных клеммах. Если оно есть, то последовательность поиска такова:

Слегка покрутить лампы вокруг продольной оси. При правильной установке контакты ее должны располагаться параллельно плоскости светильника. Это положение определяется по максимуму усилия вращению или при повторной установке с запоминанием их положения в пространстве.
Заменить стартер на заведомо исправный. Электрики, обслуживающие помещения с люминесцентными светильниками, всегда имеют под рукой запас стартеров для проверки. При его отсутствии можно временно снять стартер с работающего светильника. При этом можно его оставить в работе – стартер не влияет на работоспособность уже зажженной люминесцентной лампы.
Проверить исправность лампы (ламп). В светильниках, имеющих две лампы, они включены последовательно. Стартер и дроссель для них общие. Четырехламповые светильники конструктивно представляют собой два двухламповых, объединенных в одном корпусе. Поэтому при выходе из строя одной лампы, вместе с ней гаснет и вторая.
Исправность ламп проверяют методом замены на исправные. Можно измерить мультиметром сопротивление нитей накала – оно не превышает десятков Ом. Почернение изнутри колбы лампы в районе нитей не свидетельствует о неисправности, но проверке она подвергается в первую очередь.
Если стартер и лампа исправны, проверяется дроссель. Его сопротивление, измеренное мультиметром, не превышает сотен Ом. Можно воспользоваться индикаторной отверткой, проверив прохождение «фазы» через дроссель: если она есть на его входе, то должна быть и на выходе. При возникновении сомнений дроссель заменяют.
Проверить исправность проводки светильника

Обратить внимание на контактные соединения дросселя, стартера и патронов ламп. Для удобства выполнения этой операции светильник лучше снять с потолка и положить на стол

Так будет удобнее и безопаснее.

Схема люминесцентного светильника с одной лампой Если светильник безуспешно пытается зажечься, то причину ищут в очередности: стартер, лампа, дроссель. Выход их из строя в данной ситуации равновероятен.

Схема люминесцентного светильника с двумя лампами

При использовании электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА) определить ее исправность, используя мультиметр, не просто. В этом случае, поменяв лампы на новые, проверив исправность всех контактных соединений, заменяют ЭПРА. Ее можно отремонтировать, но для этого нужны знания в электронике: умение проверять электронные компоненты и работать паяльником, разбираться в схемах и принципах их работы.

Электронная пуско-регулирующая аппаратура

Если яркость свечения лампы снизилась, то ее необходимо заменить. При отрицательных температурах люминесцентные лампы зажигаются дольше или не зажигаются совсем.

Лучшие производители электромагнитных аппаратов

По статистике лучшее электромагнитное устройств у известного бренда E.Next. Это неудивительно, данная компания выпускает высококлассные модули, отличающиеся своей надежностью и долговечностью. Продукция выполнена в соответствии со строгими требованиями, которые причисляются к товарам данного класса. На всю линейку товаров компания E.Next предоставляет гарантию, а также предлагает своим клиентам качественное обслуживание. Клиент может обратиться в один из множества call-центров и задать вопрос сотрудникам технической поддержки.

Европейская компания Philips не уступает своим коллегам по производству электромагнитных балластов. Изделия данной торговой марки считаются одними из самых надежных и эффективных на рынке. Поэтому выбрать необходимую модель для лампы накаливания не составит труда.

Особенности люминесцентных светильников

Устройство люминесцентной лампы

Чтобы понять, каким образом осуществляется подключение люминесцентных ламп, требуется понять принцип их работы. Внешне они выглядят как стеклянные цилиндры, воздух в которых полностью заменен инертным газом, находящимся под небольшим давлением. Здесь же находится небольшое количество паров ртути, способных ускорять ионизацию – движение электронов.

С двух сторон цилиндра расположены электроды. Между ними находится вольфрамовая спираль, покрытая оксидами веществ, способных при пропускании тока и нагреве легко перемещаться на довольно большие расстояния, создавая ультрафиолетовое излучение (УФ).

Электромагнитный ПРА

Но, так как этот вид излучения невидим, его преобразуют с помощью люминофора (особого состава на основе галофосфата кальция, которым покрыты стенки цилиндра), способного поглощать УФ, взамен выделяя видимые лучи света. Именно от вида люминофора зависит цвет освещения.

После включения устройства и перехода в рабочее состояние сила тока в нем может возрастать за счет падения сопротивления газов. Если не ограничить этот процесс, оно может быстро сгореть.

Для снижения силы тока используют дроссели (ограничители) – винтоспиральные катушки индуктивности, дающие дополнительную нагрузку и способные сдвигать фазу переменного тока и поддерживать желаемую мощность на весь период включения. Ограничительные устройства имеют и иное название: балласты или ПРА (пускорегулирующие аппараты).

Электронный пускорегулирующий аппарат

Более совершенными видами балласта являются электронные механизмы (ЭПРА), принцип работы которых будет описан в следующей главе. Для запуска разряда используется пусковое устройство, называемоестартером.

Электромагнитный дроссель или ЭПРА следует подбирать в зависимости от количества ламп и их мощности. Подсоединять предназначенное для двух ламп устройство к одной запрещено. Во избежание выхода прибора из строя подключать ЭПРА без нагрузки, то есть лампы, также не следует.

Ландшафтный дизайн вашего участка своими руками – (130+ Фото идей & Видео) +Отзывы

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

Актуальные электронные модули

Первое место данного типа оборудования, достается товарам от компании Osram. Стоимость продукции данной марки, будет значительно выше стоимости аналогов отечественного или китайского производства. Но модули этой фирмы уступают в цене конкурентам Vossloh-Schwabe или Philips.

Более бюджетный вариант,предлагает фирма Horos. Несмотря на низкие финансовые затраты, данные балласты демонстрируют хороший уровень КПД высокую степень рабочей эффективности.

Сравнительно молодая компания Feron уже успела положительно зарекомендовать себя среди множества постоянных потребителей

Важно отметить грамотное соотношение доступной цены и высокого качества изделий. В их комплектацию входит: надежный предохранитель, защищающий от внезапных перепадов напряжения и различных помех, исключается светомерцание и экономия энергозатрат до 30%

Основные характеристики балластов

Принцип работы люминесцентной лампы

ПРА – пускорегулирующие аппараты – бывают двух типов: электронные и электромагнитные.

Электромагнитные устройства

Агрегат работает благодаря индуктивному сопротивлению дросселя. Его встраивают в схему последовательно лампе.

Для включения осветительного прибора также необходим стартер. Это небольшое устройство, напоминающее лампу, из категории газоразрядных. Внутри него находятся электроды из биметалла.

Стартер подключают к прибору параллельным способом.

При наличии электромагнитного балласта люминесцентная лампа работает по следующей схеме:

При поступлении напряжения в стартере появляется разряд. В результате происходит разогрев электродов, вследствие чего они замыкаются.
Рабочий ток увеличивается в несколько раз. Этот процесс ограничивает только внутреннее сопротивление дросселя.
На фоне роста показателей тока разогреваются электроды лампы.
При остывании стартера происходит размыкание цепи.
Происходящие процессы приводят к появлению относительно высокого напряжения. В результате происходит «зажигание» источника внутри колбы.

Когда осветительный прибор перейдет в обычный режим работы, его напряжение будет существенно ниже сетевого, чего недостаточно для активации стартера. Поэтому он находится в разомкнутом виде и не влияет на функционирование лампы.

Электронные агрегаты

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) являются своеобразными преобразователями напряжения. В схеме устройств отсутствует стартер. Чтобы понять, что такое ЭПРА для светодиодного или люминесцентного светильника, необходимо разобрать принцип его работы.

Магнитный балласт для компактных ламп (ПРА)

Перед подачей на катоды лампы зажигающего потенциала они подвергаются нагреву. При этом высокая частота напряжения, которое поступает к устройству, увеличивает его КПД и предупреждает мерцание. Также в процесс зажигания может быть задействован колебательная цепь. Она входит в резонанс до того момента, пока в колбе лампы отсутствует разряд. Это приводит к увеличению напряжения и к росту тока, что провоцирует разогрев катодов.

Балласты для компактных ламп

Сравнительно недавно на рынке появились люминесцентные лампы, адаптированные под стандартные плафоны. Это позволяет использовать их в качестве осветительных приборов в помещениях любого назначения без замены светильников.

Балласт компактных ламп размещается внутри патрона. Поэтому их ремонт теоретически возможен, но на практике не осуществляется.

Параметры балласта

Параметры балласта важны при выборе оптимальной схемы освещения аквариума и, особенно, в случае, когда схема собирается самостоятельно. Ниже рассмотрены некоторые параметры балласта, многие из которых указаны на самом балласте или в каталоге.

Мощность (power)- мощность балласта должна соответсвовать мощности лампы. Нельзя использовать балласт для лампы с мощностью отличной от номинальной. Это приведет либо к выходу лампы из строя, либо к пониженной ее светоотдаче. Некоторые балласты специально предназначены для работы с пониженной мощностью, например, в тех случаях, когда долгий срок работы лампы более важен. Такие балласты называются экономичными (не надо путать их с экономичными лампами (), которые потребляют меньше мощности и дают меньше света при включении в обычный балласт)

Коэффициент мощности (power factor) — еще называется косинусом угла. Дает представление о том, насколько хорошо используется ток и напряжение сети. У обычного магнитного дросселя. без корректирующего конденсатора, коэффициент мощности около 0.5 (low power factor ballast). Балласт с низким коэффициентом мощности приведет к возрастанию тока в цепи. Большинство современных балластов имеют коэффициент мощности близкий к 0.95-0.97 (high power factor ballast)

Входное напряжение (voltage) — многие современные балласты имеют возможность подключения к сети с различным напряжением. Также надо следить за выбором корректирующего конденсатора для сети с частотой 50 и 60Гц. Современные балласты, особенно электронные, могут компенсировать изменение напряжения питающей сети. В противном случае, световой поток будет резко изменятся и при уменьшении напряжения ниже 80-85% номинального лампа может погаснуть.

Потери мощности в балласте (power losses) — характеризует мощность, рассеянную в балласте, т.е. на нагревание балласта. Типичные потери в электромагнитном балласте — 5-10Вт (в электронном в несколько раз меньше). Потери мощности означают повышенный расход энергии, более высокую температуру ламп (если они расположены близко к балласту). что приводит к уменьшению светоотдачи и сокращению срока службы ламп.

Балласт-коэффициент (ballast-factor) — один из наиболее важных параметров. Показывает количество света, производимое лампой при использовании балласта, относительно значений в каталоге, т.е. при использовании лабораторного балласта. Например, балласт-коэффициент 0.9 означает, что лампа, с каталожным значением 2000 Лм, излучает только 1800 Лм. Многие имеют коэффициент больший единицы (это не значит, что они нарушают закон сохранения энергии, поскольку это не КПД), т.е. при использовании балласта с коэффициентом 1.15 данная лампа будет производить 2300 Лм. Однако, не следует использовать балласты с коэффициентами большими 1.1-1.15, поскольку это укорачивает срок службы лампы.

Температура (case temperature) — указывается на корпусе балласта. Надо следить, чтобы она не превышала указанного значения. Для магнитных балластов обычно 120-130C, для электронных 70-75C

Пиковый ток (inrush current, crest factor) — характеризует скачок тока в сети во время зажигания лампы. Чем он меньше, чем лучше для электрической цепи.

Нелинейные гармонические искажения (total harmonic distortion)- некоторые балласты, особенно электронные, могут вызывать нежелательные эффекты в электрической цепи. В современных балластах они не превышают 10-20%

Шум (audible noise) — балласты делятся по производимому ими шуму на несколько категорий. Постарайтесь не использовать в жилой комнате балласт, предназначенный для использования в гараже (в USA следует использовать класс А по шуму). Высокочастотные балласты практически бесшумны.

Количество подключаемых ламп — многие балласты предназначны для использования в схеме с 2-4 лампами. В подоюном случае балласт используется более эффективно, потери на лампу меньше, чем в схеме, когда каждая лампа питается своим балластом. Традиционные балласты (, ) используют обычно последовательное подключение ламп, т.е. при отключении одной лампы, отключаются и все остальные. балласт мгновенного старта () и многие электронные рассчитаны на параллельное подключение ламп, т.е. при этом выключение одной лампы не приводит к выключению остальных.

назад к оглавлению

Хитрые значки на балласте

Помимо разных электрических параметров, рассмотренных выше, на балласте можно встретить разные обозначения — FCC, CE, и т.д.