ЭПРА для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с ЭПРА — Стиль жизни

Стоимостные показатели

Стоимостные показатели на ЭПРА могут быть заниженными в случае уменьшения надежности, функциональности и прочностных свойств материалов. Последствия:

уменьшенный срок службы, причем вполовину от обычного срока службы подобных деталей;
каждый запуск еще более сокращает указанное время службы;
может отсутствовать функция автоматической подрегулировки выходных мощностей во время колебания напряжения сети. В то время как стандартные модели обусловлены в функционировании колебаний напряжения до от 200 до 250 ватт при равномерном световом потоке;
в некоторых моделях отсутствует автоматическое отключение от электросети;
некоторые ЭПРА со сниженной ценой могут подпитываться лишь переменным током.

Конструкции пускорегулирующих модулей

Конструкции промышленных и бытовых люминесцентных лампочек, как правило, оснащаются модулями ЭПРА. Аббревиатура читается вполне доходчиво – электронный пускорегулирующий аппарат.

Электромагнитное устройство старого образца

Рассматривая конструкцию этого устройства из серии электромагнитной классики, сразу можно отметить явный недостаток – громоздкость модуля.

Правда, конструкторы всегда стремились минимизировать габаритные размеры ЭМПРА. В какой-то степени это удалось, судя по современным модификациям уже в виде ЭПРА.

Набор функциональных элементов электромагнитного пускорегулирующего устройства. Его составными частями, как видно, являются всего два компонента – дроссель (так называемый балласт) и стартер (схема формирования разряда)

Громоздкость электромагнитной конструкции обусловлена внедрением в схему крупногабаритного дросселя – обязательного элемента, предназначенного сглаживать сетевое напряжение и выступать в качестве балласта.

Помимо дросселя, в состав схемы ЭМПРА входят стартеры (один или два). Очевидна зависимость качества их работы и долговечности лампы, т. к. дефект стартера вызывает фальшивый старт, что означает перегрузку по току на нитях накала.

Так выглядит один из конструктивных вариантов стартера пускорегулирующего электромагнитного модуля люминесцентных ламп. Существует масса других конструкций, где отмечается разница в размерах, материалах корпуса

Наряду с ненадежностью стартерного пуска, люминесцентные лампы страдают от эффекта стробирования. Проявляется он в виде мерцания с определенной частотой, близкой к 50 Гц.

Наконец, пускорегулирующий аппарат обеспечивает значительные энергетические потери, то есть в целом снижает КПД ламп люминесцентного типа.

Усовершенствование конструкции до ЭПРА

Начиная с 1990 годов, схемы люминесцентных ламп все чаще стали дополнять усовершенствованной конструкцией пускорегулирующего модуля.

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

Результат модификации электромагнитных регуляторов – электронные полупроводниковые устройства запуска и регулировки свечения люминесцентных ламп. С технической точки зрения, отличаются более высокими эксплуатационными показателями

Внедрение полупроводниковых ЭПРА привело практически к полному исключению недостатков, какие присутствовали в схемах аппаратов устаревшего формата.

Электронные модули показывают качественную стабильную работу и увеличивают долговечность люминесцентных светильников.

Более высокий КПД, плавное регулирование яркости, повышенный коэффициент мощности – все это преимущественные показатели новых модулей ЭПРА.

Виды

Сегодня на рынке широко представлены такие виды балластных устройств, как:

электромагнитные;
электронные;
балласты для компактных ламп.

Представленные категории отмечены надёжной работой и обеспечивают длительное функционирование и простоту эксплуатации всех люминесцентных ламп. Все эти приборы имеют идентичный принцип действия, однако отличаются по некоторым пунктам.

Электромагнитные

Данные балласты применимы для ламп, подключенных к электросети при помощи стартера. Первично возникающий разряд интенсивно разогревает и замыкает биметаллические электродные элементы. Происходит резкое увеличение рабочего тока.

Мнение эксперта

Виктор Гольштейн

Эксперт по медицинскому оборудованию. Начинающий блогер.

Задать вопрос эксперту

Особенность: сокращение максимального сопротивления дросселя. При остывшем стартере биметаллические электроды размыкаются. После размычки люминесцентной цепи, в индукционную катушку поступает импульс высокого напряжения. В процессе происходит розжиг лампы.

Электромагнитный балласт легко узнать по внешнему виду. Конструкция более массивная, по сравнению с электронным прототипом.

При выходе из строя стартера, в схеме электромагнитного балласта, возникает фальстарт. При поступлении питания лампа начинает мигать, впоследствии идёт ровная подача электроэнергии. Эта особенность значительно снижает рабочий ресурс источника освещения.

ПлюсыМинусы

Высококлассный уровень надежности, доказанный практикой и временем.	Долгий запуск — на первом этапе эксплуатации запуск осуществляется за 2-3 секунды и до 8 секунд к моменту завершения срока службы.
Простота конструкции.	Повышенный расход электроэнергии.
Удобство эксплуатации модуля.	Мерцание лампы с частотой 50 Гц (эффект стробирования). Негативно влияет на человека, который длительно находится в помещении с подобным видом освещения.
Доступная цена для потребителей.	Слышен гул работы дросселя.
Количество фирм производителей.	Значительный вес конструкции и громоздкость.

Электронные

Сегодня применяются магнитные и электронные балластники, которые состоят в первом случае из микросхемы, транзисторов, динисторов и диодов, а во втором – из металлических пластин и медного провода. Посредством стартера лампы запускаются, причем в качестве единой функции этого элемента с балластником в одной схеме организовано явление в электронном варианте детали.

Мнение эксперта

Виктор Гольштейн

Эксперт по медицинскому оборудованию. Начинающий блогер.

Задать вопрос эксперту

ВАЖНО: Балластник представляет собой легкое устройство, которое еще называют электронным пускорегулирующим аппаратом (ЭПРА). Существуют следующие преимущества применения в качестве детали к люминесцентным лампам блоков ЭПРА:

Существуют следующие преимущества применения в качестве детали к люминесцентным лампам блоков ЭПРА:

малый вес и компактность;
плавное быстрое включение;
в отличие от электромагнитных конструкций, которым для работы требуется сеть 50 Гц, высокочастотные магнитные аналоги функционируют без шумов от вибрации и мерцания;
снижены потери на нагревание;
коэффициенты мощности в электронных схемах достигают 0,95;
продленный срок эксплуатации и безопасность применения обеспечиваются несколькими видами защиты.

ДостоинстваНедостатки

Автоматическая настройка балласта под различные виды ламп.	Более высокая стоимость, по сравнению с электромагнитными моделями.
Моментальное включение осветительного прибора, без дополнительной нагрузки на устройство.
Экономия потребления электроэнергии до 30%.
Исключен нагрев электронного модуля.
Ровная световая подача и отсутствие шумовых эффектов в процессе освещения.
Увеличение срока службы люминесцентных ламп.
Дополнительная защита гарантирует увеличение степени пожаробезопасности.
Снижение рисков в процессе эксплуатации.
Ровная подача светопотока исключает быструю утомляемость.
Отсутствие негативных функций в условиях пониженных температур.
Компактность и легкость конструкции.

Для компактных люминесцентных ламп

Компактные типы ламп дневного света представлены приборами, аналогичным лампой накаливания типов Е27, Е40 и Е14. В таких схемах электронные балласты встраиваются вовнутрь патрона. В данной конструкции исключён ремонт в случае поломки. Дешевле и практичнее будет приобрести новую лампу.

УВЕЛИЧЕНИЕ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО БАЛЛАСТА

Балласт энергосберегательной лампы (схема управления ЛДС или просто ЭПРА) из себя представляет сетевой ИБП, который предназначен для повышения сетевых 220 Вольт до нужного номинала, для питания лампы. Схемы таких балластов работают достаточно долго и надежно, но бывают и исключения. Балласты могут иметь самую разную схематику, из которых мы выбрали наиболее часто встречающиеся схему. Суть статьи — пояснить основные проблемы таких балластов и предложить вариант умощнения схемы.

Сам подопытный балласт был куплен в магазине специально для этой статьи. Для начала давайте рассмотрим конструкцию балласта.

Итак, балласт предназначен для питания ЛДС с мощностью в 40 Ватт. Выпускаются несколько видов таких балластов. В основном они бывают для ЛДС с мощностью 20 или 40 ватт, как для одной, так и для двух ламп (к примеру — 2х20 или 2х40). Корпус достаточно удобен для монтажа, может прикрепляться буквально на любую поверхность. Открываем корпус . Плата поражает воображение! Китайские производители приятно удивляют в последнее время, сборка изящна. Сразу бросается в глаза встроенный сетевой фильтр на входе питания. В схеме сетевого фильтра можно увидеть два дросселя, сетевой предохранитель, сглаживающие емкости и термистор. Все это достаточно странно, если речь идет о китайском производителе, и скоро поймете, почему я был так удивлен.

Дело в том, что несколько дней назад был куплен полностью аналогичный балласт на 40 ватт из того же магазина. В купленном балласте стояла совсем иная схема. Сборка также сияет аккуратностью, но стоит приглянуться и становится ясно, что количество используемых компонентов сведено к минимуму. Никакого сетевого фильтра, только голый диодный выпрямитель. Тут были использованы более дешевые и менее мощные транзисторы 13003, но вернемся к нашей схеме. После сетевого фильтра мы видим выпрямитель, после которого стоят два электролита 250 Вольт 10мкФ. Транзисторы использованы более мощные — 13007 с дополнительным охлаждением. Каждый транзистор имеет дополнительный защитный диод. Задающие обмотки намотаны на кольце феррита, само кольцо закреплено на небольшой подставке.

Дальше идет накопительные дросселя. Из фотографий плохо видно, но они дополнительно залиты лаком, так, что если решите разобрать такой дроссель, то ничего не получится. Помимо этого, электросхема имеет несколько защит, при КЗ из стоя выйдут базовые ограничительные резисторы, в очень редких случаях и транзисторы. Починить такой балласт не составит труда. Для умощнения балласта нужно всего лишь поменять электролитические конденсаторы.

Увеличением их емкости можно добиться повышения общей мощности схемы. В таких схемах управления все предусмотрено с запасом, так, что замена электволитических конденсаторов не приведет к нежелательным последствиям. В моем случае конденсаторы 10 мкФ были заменены на 15мкФ, можно увеличить до 25 мкФ, дальше не пробовал.

Такая замена увеличивает ток потребления схемы, что приводит к увеличению выходной мощности. Схема до и после замены была использована для питания строчного трансформатора, результат на лицо! С заводскими конденсаторами мощность иногда доходит до 60 ватт, при замене она увеличивается до 80 ватт (с использованием емкостей в 15мкФ). При этом, должен сказать, что транзисторы уже начинают греться и желательно менять теплоотводы на более габаритные. А в наших следующих статьях мы рассмотрим вариант изготовления импульсного БП с использованием схем управления ЛДС. Такой блок питания будет лучше некоторых заводских, на этом я с вами прощаюсь. АКА КАСЬЯН

Конструкции пускорегулирующих модулей

Конструкции промышленных и бытовых люминесцентных осветительных приборов, как правило, оснащаются модулями ЭПРА. Аббревиатура читается вполне доходчиво – электронный пускорегулирующий аппарат.

Электромагнитное устройство старого образца

Усовершенствование конструкции до ЭПРА

Схема подключения, запуск

Пускорегулирующий аппарат подключается с одной стороны к источнику питания, с другой – к осветительному элементу. Нужно предусмотреть возможность установки и крепления ЭПРА. Подключение производится в соответствии с полярностью проводов. Если планируется установить две лампы через ПРА, используется вариант параллельного соединения.

Схема будет выглядеть следующим образом:

Группа газоразрядных люминесцентных ламп не может нормально работать без пускорегулирующего аппарата. Его электронный вариант конструкции обеспечивает мягкий, но одновременно с тем и практически мгновенный запуск источника света, что дополнительно продлевает срок его службы.

Поджиг и поддержание функционирования лампы осуществляется в три этапа: прогрев электродов, появление излучения в результате высоковольтного импульса, поддержание горения осуществляется посредством постоянной подачи напряжения небольшой величины.

Определение поломки и ремонтные работы

Если наблюдаются проблемы в работе газоразрядных ламп (мерцание, отсутствие свечения), можно самостоятельно сделать ремонт. Но сначала необходимо понять, в чем заключается проблема: в балласте или осветительном элементе. Чтобы проверить работоспособность ЭПРА, из светильников удаляется линейная лампочка, электроды замыкаются, и подсоединяется обычная лампа накаливания. Если она загорелась, проблема не в пускорегулирующем аппарате.

В противном же случае нужно искать причину поломки внутри балласта. Чтобы определить неисправность люминесцентных светильников, необходимо «прозвонить» все элементы по очереди. Начинать следует с предохранителя. Если один из узлов схемы вышел из строя, необходимо заменить его аналогом. Параметры можно увидеть на сгоревшем элементе. Ремонт балласта для газоразрядных ламп предполагает необходимость использования навыков владения паяльником.

Если с предохранителем все в порядке, далее следует проверить на исправность конденсатор и диоды, которые установлены в непосредственной близости к нему. Напряжение конденсатора не должно быть ниже определенного порога (для разных элементов эта величина разнится). Если все элементы ПРА в рабочем состоянии, без видимых повреждений и прозвон также ничего не дал, осталось проверить обмотку дросселя.

В некоторых случаях проще купить новую лампу. Это целесообразно сделать в случае, когда стоимость отдельных элементов выше ожидаемого предела или при отсутствии достаточных навыков в процессе пайки.

Ремонт компактных люминесцентных ламп выполняется по сходному принципу: сначала разбирается корпус; проверяются нити накала, определяется причина поломки на плате ПРА. Часто встречаются ситуации, когда балласт полностью исправен, а нити накаливания перегорели. Починку лампы в этом случае произвести сложно. Если в доме имеется еще один сломанный источник света сходной модели, но с неповрежденным телом накала, можно совместить два изделия в одно.

Таким образом, ЭПРА представляет группу усовершенствованных аппаратов, обеспечивающих эффективную работу люминесцентных ламп. Если было замечено мерцание источника света или он и вовсе не включается, проверка балласта и его последующий ремонт позволят продлить срок службы лампочки.

Из чего состоит КЛЛ?

Устройство энергосберегающей лампы

Современные энергосберегающие лампы состоят из трех основных частей:

колба – стеклянная трубка;
корпус, в котором находится электронный пускорегулирующий аппарат;
цоколь.

Но основные детали энергосберегающей лампы – это лишь то, что видно снаружи.

Внутри колбы, запаянной с обеих сторон, находятся электроды, на которые непосредственно и подается электроэнергия. Сама колба изнутри покрыта специальным веществом, называемым люминофор. Полость внутри стеклянной трубки заполнена инертным газом, смешанным с парами ртути.

Что касается электронного пускорегулирующего аппарата, тут все гораздо мудренее. ЭПРА представляет собой сложное устройство, выполняющее, по сути, ту же роль, что в старых люминесцентных лампах выполняли дроссель и стартер, т. е. управляет розжигом и поддержанием свечения в колбе.

Цоколи энергосберегающей лампы могут быть различными. Самый распространенный, конечно же, Е27. Он идентичен цоколю обычной лампы накаливания. Вообще, маркировка «Е» обозначает, что он резьбовой, а следующая за ним цифра – это его диаметр в миллиметрах. Также у компактных энергосберегающих ламп могут быть цоколи Е14 (14 мм) и Е40 (40 мм).

Еще одна маркировка – G – обозначает, что цоколь двухштырьковый, а цифра, которая следует за буквенным обозначением, означает размер между штырями.

Схемы ЭПРА

Вряд ли имеет смысл собирать электронный балласт своими руками. Даже качественные модели стоят не так много, чтобы оправдать затраты времени на сборку. Разве что вам хочется сделать что-то самостоятельно. Работающая самостоятельно сделанная вещь, безусловно, приносит моральное удовлетворение. В сети есть масса схем, но многие из них абсолютно нерабочие. В этом пункте приведем рабочие — на базе микросхем или без них.

Схема электронного балласта для ламп дневного света на базе транзисторных ключей

ЭПРА на базе микросхемы IR2520D фирмы IR с диапазоном рабочей частоты от 35 кГц до 80 кГц

Схема электронного балласта на микросхеме UBA2021 фирмы NXP. Рабочая частота 39 кГц

Балласт с микросхемой ICB1FL02G и частотой 40 кГц

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.

Что такое ПРА и для чего он нужен?

Пускорегулирующий аппарат

— светотехническое изделие, с помощью которого осуществляется питание разрядной лампы, от электрической сети, обеспечивающее необходимые режимы зажигания, разгорания и работы лампы и конструктивно оформленное в виде единого аппарата или нескольких отдельных блоков.Пускорегулирующий аппарат обеспечивает: 1) зажигание разрядной лампы, т. е. пробой межэлектродного промежутка и формирование в нем требуемого вида разряда. Указанная функция обычно выполняется зажигающим устройством, которое часто является составным элементом ПРА. Для надежного зажигания лампы ПРА должен иметь определенные выходные параметры в режиме холостого хода, т. е. в режиме работы схемы включения при не горящей лампе. К ним относятся форма, значение напряжения, подаваемого на электроды лампы в период её пуска, а при необходимости значение тока предварительного подогрева электродов и др. 2) разгорание разрядной лампы, т. е. процесс установления рабочих параметров лампы после ее зажигания. Продолжительность разгорания лампы, а также характер изменения тока в ней в течение этого процесса зависят не только от газового наполнения лампы и соотношения температур ее колбы в холодном и рабочем состоянии, но и от типа и параметров ПРА. 3) устойчивость режима работы разрядной лампы в контуре, заключающуюся в способности контура автоматически восстанавливать исходное значение тока при его флюктуационных изменениях. Наличие данной функции у ПРА, которая выполняется с помощью токоограничивающих элементов (стабилизаторов тока), связано со спецификой статических вольт — амперных характеристик ламп (ВАХ). Обеспечить устойчивый режим работы от источника напряжения без токоограничивающих элементов-балластов принципиально невозможно для разрядных ламп, имеющих падающие ВАХ. Для ламп с возрастающими ВАХ устойчивая работа от сети возможна и без балласта. Наибольшее распространение в цепях переменного тока нашёл индуктивный балласт – дроссель. Дроссель в общем случае представляет собой обмотку, намотанную на сердечник из ферромагнитного материала – листовой электротехнической стали.Электрический конденсатор обладает электрической ёмкостью, то есть способностью накапливать (заряжаться) и хранить электрический заряд. Конденсаторы постоянной ёмкости состоят из двух или нескольких пластин, называемых обкладками, отделённых друг от друга изоляционным материалом – диэлектриком. Пластины – обкладки конденсатора могут быть металлическими (из фольги) или иметь металлизированные покрытия, а диэлектриком могут служить воздух, слюда, лак, бумага. Чем больше площадь пластин конденсатора и меньше расстояние между ними, тем больше ёмкость конденсатора, тем больше электрических зарядов он накапливает.Катушка индуктивности – катушка из провода с изолированными витками. Обладает значительной индуктивностью при относительно малой электрической ёмкости и малом активном сопротивлении. Один из основных элементов электрических фильтров, колебательных контуров, электрических источников электрического тока и д.р.Резистор – устройство на основе проводника с нормированным постоянным или регулируемым активным сопротивлением, используемое в электрических цепях для обеспечения требуемого распределения токов и напряжений между участками цепи.Трансформатор – устройство для преобразования переменного напряжения по величине. Состоит из одной первичной обмотки и одной или нескольких вторичных и ферромагнитного сердечника (магнитопровода). Основные типы трансформаторов: силовые (повышающие или понижающие сетевое напряжение), используемые в электрических сетях, радиотехнических устройствах, системах автоматики и д.р.; измерительные, предназначенные главным образом для определения больших напряжений и токов.

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: