Принцип работы ЭПРА для люминесцентных ламп

Как устроены и работают ЭПРА для люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы не могут работать напрямую от сети 220В. Для их розжига нужно создать импульс высокого напряжения, а перед этим прогреть их спирали. Для этого используют пускорегулирующие аппараты. Они бывают двух типов — электромагнитные и электронные. В этой статье мы рассмотрим ЭПРА для люминесцентных ламп, что кто такое и как они работают.

Из чего состоит люминесцентная лампа и для чего нужен балласт?

Люминесцентная лампа этот газоразрядный источник света. Он состоит из колбы трубчатой формы наполненной парами ртути. По краям колбы расположены спирали. Соответственно на каждом краю колбы расположена пара контактов — это выводы спирали.

Работа такой лампы основана на люминесценции газов при протекании через него электрического тока. Но ток просто так между двумя металлическими спиралями (электродами) просто так не потечет. Для этого должен произойти разряд между ними, такой разряд называется тлеющим. Для этого спирали сначала разогревают, пропуская через них ток, а после этого между ними подают импульс высокого напряжения, 600 и более вольт. Разогретые спирали начинают эмитировать электроны и под действием высокого напряжения образуется разряд.

Если не вдаваться в подробности – то описание процесса достаточно для постановки задачи для источника питания таких ламп, он должен:

1. Разогреть спирали;

2. Сформировать зажигающий импульс;

3. Поддерживать напряжение и ток на достаточном уровне для работы лампы.

Интересно: Компактные люминесцентные лампы, которые чаще называют «энергосберегающими», имеют аналогичную структуру и требования для их работы. Единственное отличие состоит в том, что их габариты значительно уменьшены благодаря особой форме, по сути это такая же трубчатая колба, на форма не линейная, а закрученная в спиралевидную.

Устройство для питания люминесцентных ламп называется пускорегулирующим аппаратом (сокращенно ПРА), а в народе просто — балластом.

Различают два вида балласта:

1. Электромагнитный (ЭмПРА) — состоит из дросселя и стартера. Его преимущества — простота, а недостатков масса: низкий КПД, пульсации светового потока, помехи в электросети при его работе, низкий коэффициент мощности, гудение, стробоскопический эффект. Ниже вы видите его схему и внешний вид.

2. Электронные (ЭПРА) — современный источник питания для люминесцентных ламп, он представляет собой плату, на которой расположен высокочастотный преобразователь. Лишен всех перечисленных выше недостатков, благодаря чему лампы выдают больший световой поток и срок службы.

Схема ЭПРА

Типовой электронный балласт состоит из таких узлов:

2. Высокочастотный генератор выполненный на ШИМ-контроллере (в дорогих моделях) или на авто генераторный схеме с полумостовым (чаще всего) преобразователем.

3. Пусковой пороговый элемент (обычно динистор DB3 с пороговым напряжением 30В).

4. Разжигающей силовой LC-цепи.

Типовая схема изображена ниже, рассмотрим каждый из её узлов:

Переменное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется и сглаживается фильтрующим конденсатором. В нормальном случае до моста устанавливают предохранитель и фильтр электромагнитных помех. Но в большинстве китайских ЭПРА нет фильтров, а ёмкость сглаживающего конденсатора ниже необходимой, от чего бывают проблемы с поджигом и работой светильника.

Совет: если вы ремонтируете ЭПРА, то прочтите статью «Как проверить диодный мост» на нашем сайте.

После этого напряжение поступает на автогенератор. Из названия понятно, что автогенератор — это схема, которая самостоятельно генерирует колебания. В этом случае она выполнена на одном или двух транзисторах, в зависимости от мощности. Транзисторы подключены к трансформатору с тремя обмотками. Обычно используются транзисторы типа MJE 13003 или MJE 13001 и подобные, в зависимости от мощности лампы.

Хоть и этот элемент называется трансформатором, но выглядит он не привычно — это ферритовое кольцо, на котором намотано три обмотки, по несколько витков каждая. Две из них управляющие, в каждой по два витка, а одна — рабочая с 9 витками. Управляющие обмотки создают импульсы включения и выключения транзисторов, соединены одним из концов с их базами.

Так как они намотаны в противофазе (начала обмоток помечены точками, обратите внимание на схеме), то импульсы управления противоположны друг другу. Поэтому транзисторы открываются по очереди, ведь если их открыть одновременно, то они просто замкнут выход диодного моста и что-нибудь из этого сгорит. Рабочая обмотка одни концом подключена к точке между транзисторами, а вторым к рабочим дросселю и конденсатору, через нее происходит питание лампы.

При протекании тока в одной из обмоток в двух других наводится ЭДС соответствующей полярности, которое и приводит к переключениям транзисторов. Автогенератор настроен на частоту выше звукового диапазона, то есть выше 20 кГц. Именно этот элемент является преобразователем постоянного тока в ток переменой частоты.

Для запуска генератора установлен динистор, он включает схему после того как напряжение на нем достигнет определённого значения. Обычно устанавливают динистор DB3, который открывается в диапазоне напряжений около 30В. Время, через которое он откроется, задается RC-цепью.

Более продвинутые варианты ЭПРА, строятся не на автогенераторной схеме, а на базе ШИМ-контроллеров. Они имеют более устойчивые характеристики. Однако, за более чем пять лет занятий электроникой мне не разу не попался такой ЭПРА, все с которыми работал, были автогенераторными.

Выше неоднократно упоминалось об LC цепи. Это дроссель, установленный последовательно со спиралью, и конденсатор, установленный параллельно лампе. По этой цепи сначала протекает ток, прогревающий спирали, а затем образуется импульс высокого напряжения на конденсаторе её зажигающий. Дроссель выполняется на Ш-образном ферритовом сердечнике.

Эти элементы подбираются так, чтобы при рабочей частоте они входили в резонанс. Так как дроссель и конденсатор установлены последовательно на этой частоте наблюдается резонанс напряжений.

При резонансе напряжений на индуктивности и ёмкости начинает сильно расти напряжение в идеализированных теоретических примерах до бесконечно большого значения, при этом ток потребляется крайне малый.

В результате мы имеем подобранные по частотам генератор и резонансный контур. По причине роста напряжения на конденсаторе происходит зажигание лампы.

Ниже изображен другой вариант схемы, как вы можете убедиться – все в принципе аналогично.

Благодаря высокой рабочей частоте удаётся достигнуть малых габаритов трансформатора и дросселя.

Для закрепления пройденной информации рассмотрим реальную плату ЭПРА, на картинке выделены основные узлы описанные выше:

А это плата от энергосберегающей лампы:

Заключение

Электронный балласт значительно улучшает процесс розжига ламп и работает без пульсаций и шума. Его схема не очень сложна и на её базе можно построить маломощный блок питания. Поэтому электронные балласты от сгоревших энергосберегаек – это отличный источник бесплатных радиодеталей.

Люминесцентные лампы с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом запрещено использовать в производственных и бытовых помещениях. Дело в том, что у них сильные пульсации, и возможно появление стробоскопического эффекта, то есть если они будут установлены в токарной мастерской, то при определенной частоте вращения шпинделя токарного станка и другого оборудования – вам может казаться, что он неподвижен, что может вызвать травмы. С электронным балластом такого не произойдет.

ЭПРА – что это такое, и как работает

Люминесцентные лампы напрямую от сети в 220 вольт не работают. Им необходим специальный переходник, который будет стабилизировать напряжение и сглаживать пульсацию тока. Этот прибор носит название пускорегулирующая аппаратура (ПРА), состоящая из дросселя, с помощью которого сглаживается пульсация, стартер, используемый как пускатель, и конденсатор для стабилизации напряжения. Правда, ПРА в этом виде – это старый блок, который постепенно выводится из оборота. Все дело в том, что ему на смену пришла новая модель – ЭПРА, то есть, тот же пускорегулирующий аппарат, только электронного типа. Итак, давайте разберемся в ЭПРА – что это такое, его схема и основные составляющие.

Конструкция и принцип работы ЭПРА

По сути, ЭПРА – это электронное плато, небольшого размера, в состав которого входит несколько специальных электронных элемента. Компактность конструкции дает возможность установить плато в светильник вместо дросселя, стартера и конденсатора, которые все вместе занимают больше места, чем ЭПРА. При этом схема подключения достаточно проста. О ней чуть ниже.

Преимущества

  • Люминесцентная лампа с ЭПРА включается быстро, но плавно.
  • Она не моргает и не шумит.
  • Коэффициент мощности – 0,95.
  • Новый блок практически не греется по сравнению с устаревшим, а это прямая экономия электрического тока до 22%.
  • Новый пусковой блок снабжен несколькими видами защиты лампы, что повышает ее пожарную безопасность, безопасность эксплуатации, а также продлевает в несколько раз срок службы.
  • Обеспечение плавного свечения, без мерцания.

Внутреннее устройство ЭПРА

Внимание! Современные правила охраны труда предписывают использовать в рабочих помещениях люминесцентные лампы, снабженные именно этой новой аппаратурой.

Схема устройства

Начнем с того, что люминесцентные лампы – это газоразрядные источники света, которые работают по следующей технологии. В стеклянной колбе находятся пары ртути, в которые подается электрический разряд. Он-то и образует ультрафиолетовое свечение. На саму колбу изнутри нанесен слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовые лучи в видимый глазами свет. Внутри лампы всегда находится отрицательное сопротивление, вот почему они не могут работать от сети в 220 вольт.

Но тут необходимо выполнить два основных условия:

  1. Разогреть две нитки накала.
  2. Создать большое напряжение до 600 вольт.

Внимание! Величина напряжения прямо пропорциональна длине люминесцентной лампы. То есть, для коротких светильников мощностью 18 Вт оно меньше, для длинных мощностью выше 36 Вт больше.

Теперь сама схема ЭПРА.

Начнем с того, что люминесцентные лампы, к примеру, ЛВО 4×18, со старым блоком всегда мерцали и издавали неприятный шум. Чтобы этого избежать, необходимо подать на нее ток частотой колебания более 20 кГц. Для этого придется повысить коэффициент мощности источника света. Поэтому реактивный ток должен возвращаться в специальный накопитель промежуточного типа, а не в сеть. Кстати, накопитель с сетью никак не связан, но именно он питает лампу, если случиться сетевой переход напряжения через ноль.

Как работает

Итак, сетевое напряжение в 220 вольт (оно переменное) преобразуется в постоянное с показателем 260-270 вольт. Сглаживание производится с помощью электролитического конденсатора С1.

После чего постоянное напряжение необходимо перевести в высокочастотное напряжение до 38 кГц. За это отвечает полумостовой преобразователь двухтактного типа. В состав последнего входят два активных элемента, которые собой представляют два высоковольтных транзистора (биполярных). Их обычно называют ключами. Именно возможность перевода постоянного напряжения в высокочастотное дает возможность уменьшить габариты ЭПРА.

Электронный пускорегулирующий аппарат

В схеме устройства (балласта) также присутствует трансформатор. Он является одновременно и управляющим элементом преобразователя, и нагрузкой для него. Этот трансформатор имеет три обмотки:

  • Одна из них рабочая, в которой всего лишь два витка. Через нее происходит нагрузка на цепь.
  • Две – управляющие. В каждой по четыре витка.
Читайте также  Почему мигает светодиодный прожектор?

Особую роль во всей этой электрической схеме играет динистор симметричного типа. В схеме он обозначен, как DB3. Так вот этот элемент отвечает за запуск преобразователя. Как только напряжение в соединениях его подключения превышает допустимый порог, он открывается и подает импульс на транзистор. После чего происходит запуск преобразователя в целом.

Далее происходит следующее:

  • С управляющих обмоток трансформатора импульсы поступают на транзисторные ключи. Эти импульсы являются противофазными. Кстати, открытие ключей вызывает наводку на двух обмотках и на рабочей тоже.
  • Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентную лампу через последовательно установленные элементы: первая и вторая нить накала.

Внимание! Емкость и индуктивность в электрической цепи подбираются таким образом, чтобы в ней возникал резонанс напряжений. Но при этом частота преобразователя должна быть неизменной.

Обратите внимание, что на конденсаторе С5 будет происходить самое большое падение напряжения. Именно этот элемент и зажигает люминесцентную лампу. То есть, получается так, что максимальная сила тока разогревает две нити накала, а напряжение на конденсаторе С5 (оно большое) зажигает источник света.

По сути, светящаяся лампа должна снизить свое сопротивление. Так оно и есть, но снижение происходит незначительно, поэтому резонансное напряжение все еще присутствует в цепи. Это и есть причина, по которой лампа продолжает светиться. Хотя дроссель L1 создает ограничения тока на показатель разницы сопротивлений.

Преобразователь продолжает после запуска работать в автоматическом режиме. При этом его частота не меняется, то есть, идентична частоте запуска. Кстати, сам запуск длится меньше одной секунды.

Тестирование

Перед тем как запустить ЭПРА в производство проводились всевозможные тесты, которые показатели, что встроенный люминесцентный светильник может работать в достаточно широком диапазоне подаваемых на него напряжений. Диапазон составил 100-220 вольт. При этом оказалось, что частота преобразователя изменяется в следующей последовательности:

  • При 220 вольт она составила 38 кГц.
  • При 100 вольтах 56 кГц.

Но необходимо отметить, что при снижении напряжения до 100 вольт яркость свечения источника света явно уменьшилась. И еще один момент. На люминесцентный светильник всегда подается ток переменного типа. Это создает условия его равномерного износа. А точнее сказать, износа его нитей накаливания. То есть, увеличивается срок эксплуатации самой лампы. При тестировании лампы постоянным током, срок ее службы снизился в два раза.

Причины неисправностей

Итак, по каким причинам люминесцентная лампа может не гореть?

  • Трещины в местах пайки на плате. Все дело в том, что при включении светильника плата начинает нагреваться. После того как он будет включен, происходит остывание блока ЭПРА. Перепады температуре негативно влияют на места пайки, поэтому появляется вероятность обрыва схемы. Исправить неполадку можно пайкой обрыва или даже обычной его чисткой.
  • Если произошел обрыв нити накаливания, то сам блок ЭПРА остается в исправном состоянии. Так что эту проблему можно решить просто – заменить сгоревшую лампу новой.
  • Скачки напряжения являются основной причиной выхода из строя элементов электронного ПРА. Чаще всего выходит из строя транзистор. Производители пускорегулирующей аппаратуры не стали усложнять схему, поэтому варисторов в ней нет, который бы и отвечали за скачки. Кстати, и установленный в цепь предохранитель также от скачков напряжения не спасает. Он срабатывает лишь в том случае, если один из элементов схемы будет пробит. Поэтому совет – скачки напряжения обычно присутствуют в непогоду, поэтому не стоит включать люминесцентную лампу, когда за окном сильный дождь или ветер.
  • Неправильно проведена схема подключения аппарата к лампам.

Это интересно

В настоящее время ЭПРА устанавливаются не только с газоразрядными источниками света, но и с галогенными и светодиодными лампами. При этом нельзя использовать один аппарат, предназначенный для одного вида ламп, к другой лампе. Во-первых, не подойдут по параметрам. Во-вторых, у них разные схемы.

При выборе ЭПРА необходимо учитывать мощность лампы, в которую он будет устанавливаться.

Оптимальный вариант модели – это аппараты с защитой от нестандартных режимов работы источника света и от деактивации их.

Обязательно обратите внимание на позицию в паспорте или инструкции, где указано, в каких погодных климатических условиях электронный ПРА может работать. Это влияет и на качество эксплуатации, и на срок службы.

Подключение

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.

Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп

Что такое ЭПРА и для чего он нужен

Применение электронной пуско-регулирующей аппаратуры или аппарата (сокращенно ЭПРА) дает существенную прибавку к сроку полезной эксплуатации осветительного оборудования этого вида.

ЭПРА – это очередной виток развития систем зажигания лампы. Электронный баласт выпускается в виде отдельного модуля с контактами для подачи напряжения питания и контактами для подключения одного или нескольких источников света. Такой блок пришел на замену простой, но морально устаревшей схемы с дросселем и стартером. Такой конструкцией обычно оснащаются все современные светильники.

Устройство ЭПРА

Электронный пускорегулирующий аппарат (electronic ballast) является сложным электронным устройством. В состав входят:

  • Фильтр помех: необходим для нивелирования влияния помех из электросети и в нее;
  • Выпрямитель: необходим для преобразования переменного тока в постоянный;
  • Опционально: корректор мощности;
  • Сглаживающий фильтр: служит для снижения пульсаций;
  • Инвертор: повышает напряжение до необходимого;
  • Балласт: аналог электро-магнитного дросселя.

В некоторых моделях инвертор может быть дополнен регулятором яркости. Для этого необходим внешний светорегулятор (либо ручной, либо автоматический на базе фоторезистора). Схем разработано очень много. Элементная база ЭПРА для люминесцентных ламп (лл) весьма разнообразна: от мощных полевых транзисторов в мостовой схеме при нагрузках в сотни Ватт, до микросхем-драйверов в маломощных светильниках. Но тем не менее алгоритм работы един.

В упрощенном виде подключение одной лампы дневного света выглядит так:

Схема подключения ЭПРА с одной лампой

Т.е. подключение состоит всего из двух компонентов: люминесцентного источника света и электронного балласта. С точки зрения электрика это намного проще классического подключения люминесцентного светильника при использовании электромагнитного дросселя и стартера. На клеммы N и L подается сетевое напряжение. Вывод ground – заземление. Для работы электронного балласта подключение заземляющего контакта не является обязательным и служит лишь для безопасной эксплуатации.

ЭПРА сложны и состоят из множества электронных компонентов. Человеку без инженерного образования понять схему очень сложно. К тому же не каждый электрик сможет разобраться во внутреннем устройстве.

Один из вариантов принципиальной схемы ЭПРА

Это достаточно простая схема для инженера-электроника. В упрощенном понимании работа электронного балласта выполняется следующем образом. Выпрямление производится двухполупериодным выпрямителем – диодным мостом. Сглаживание пульсаций выполняется электролитическим конденсатором, рассчитанным на напряжение выше сетевого, так как амплитудное значение синусоиды для сети переменного тока примерно в полтора раза выше сетевого (√2*220В). Остальными процессами управляет микросхема. За подачу напряжения на лампы отвечают полевые транзисторы. Далее преобразователь работает автономно, частота не изменяется.

Знание электроники позволяет создать и схему питания люминесцентной лампы от низковольтных источников. Схема получается достаточно компактна. Самое важно правильно намотать трансформатор.

Принципиальная схема питания лл от низковольтного источника

Принцип работы пускателя

Какая бы ни была применена схема для пуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, сходные процессы происходят при использовании дросселя и стартера. Всего три фазы:

  • Первоначальный прогрев электродов. В электронном баласте это происходит достаточно мягким повышением напряжения на вольфрамовые нити.
  • Поджиг. В этот момент схема подает высоковольтный импульс (обычно около полутора киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напряжение поджига у люминесцентных ламп существенно выше напряжения горения.
  • Горение. После высоковольтного импульса схема снижает напряжение до необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В ЭПРА поджигающей импульс обеспечивается электронной схемой. В классической схеме – за счет энергии, накопленной дросселем. Прогрев электродов также обеспечивает ЭПРА. При стартерной схеме включения, электроды прогреваются в момент замыкания контактов стартера. Его можно заменить кнопкой без фиксации.

Схемы подключения

Разработка такого электронного устройства велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентного источника света.

ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.

Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.

Подключение ЭПРА к четырем лампам

Как в случае с одной или двумя лампами, схема не требует никаких дополнительных элементов. Модуль ЭПРА соединяется напрямую с лл.

Схема подключения ЭПРА 4х18 Вт (Пример:Navigator NB-ETL-418-EA3)

Схема подключения ЭПРА 2х36 Вт (Пример:ELECTRONIC BALLAST ETL-236)

ЭПРА для люминесцентных ламп

Одним из основных элементов большого количества осветительных приборов является пускорегулирующее устройство, обозначаемое аббревиатурой ЭПРА. Компонент имеет особенности, которые лучше знать до подсоединения к светильнику. Рассмотрим схему ЭПРА.

Что такое ЭПРА

ЭПРА – это электронная пускорегулирующая аппаратура, позволяющая значительно продлить срок службы осветительных приборов и сделать их работу более эффективной. Компонент представляет модуль с контактами, к которым подсоединяются клеммы входного напряжения, а также нагрузка в виде ламп.

Блок ЭПРА стал эффективной заменой морально устаревшим стабилизаторам с использованием дросселей и стартеров. Именно электронный модуль устанавливается во все современные приборы.

Преимущества и недостатки

Рассматривая электронный пускорегулирующий аппарат, можно выделить некоторые особенности. Присутствуют как преимущества, выделяющие блок среди конкурентов, так и недостатки.

  1. Использование ЭПРА в схемах подключения люминесцентных ламп значительно продляет срок службы элементов.
  2. Высокий КПД, потери во время работы сводятся к минимуму за счет отказа от дросселя.
  3. Экономия электроэнергии.
  4. Отсутствуют выбросы или помехи в сети питания и подключенной аппаратуре.
  5. Осветительный прибор работает стабильно без пульсаций.
  6. В случае неисправности лампы система сразу же перестает подавать напряжение на контакты.
  7. Электроды нагреваются плавно, без резких скачков или перепадов температур.
  8. Даже серьезные перепады напряжения в питающей сети не влияют на стабильность светового потока.
  9. Некоторые модели могут функционировать от постоянного тока.
  10. Предусмотрена надежная защита от короткого замыкания или пробоя.
  11. В процессе работы схема не издает посторонних звуков.
  12. С помощью ЭПРА можно запустить прибор освещения даже при низких температурах.
Читайте также  Трещит выключатель света при включении

Не обошлось и без минусов:

  1. В продаже много дешевых низкокачественных приборов с малым ресурсом работы.
  2. Добротные модели стоят дорого.
  3. Значительная часть моделей не может быть использована со светодиодными лампами.

Конструкция и принцип работы ЭПРА

Любой электронный пускорегулирующий аппарат состоит из элементов:

  • устройство для выпрямления тока;
  • фильтр отсеивания электромагнитного излучения;
  • блок корректировки коэффициента мощности цепи;
  • сглаживающий фильтр напряжения;
  • инвертор;
  • дроссель или балласт для ламп.

Конструкция может быть мостовая или полумостовая. Первый вариант имеет улучшенные характеристики и применяется в светильниках высокой мощности, от 100 Вт. Схема эффективно поддерживает показатели свечения и подаваемого на катоды напряжения.

Более популярны полумостовые схемы, т.к. подходят для большинства бытовых люминесцентных ламп мощностью до 50 Вт. Конструкции с маркировкой 2х36 поддерживают подключение двух ламп мощностью 36 В.

Работа устройства состоит из шагов:

  1. Включение и предварительный прогрев нитей накала. Это важная манипуляция, значительно продлевающая срок службы источников освещения. Без предварительного нагрева светильник не включится при пониженных температурах.
  2. Генерация импульса высоковольтного импеданса с напряжением около 1,5 кВ, что вызывает пробой газовой среды внутри колбы и запуск свечения.
  3. Стабилизация напряжения и поддержание его на необходимом уровне. Напряжение для поддержки горения небольшое, что делает схему безопасной.

Электромагнитное устройство старого образца

Долгое время в схемах использовали электромагнитные узлы, регулирующие показатели свечения. Они были достаточно эффективны, однако отличались повышенной чувствительностью к перепадам напряжения и громоздкими размерами.

В состав модуля старого образца входило два компонента: дроссель и стартер. Дроссель отвечал за нагрузку и уменьшение напряжения, стартер формировал разряд.

Выступающий в роли балласта дроссель занимал много места и не позволял создавать компактные источники света.

Схема включала один или два стартера. От качества и эффективности стартеров зависела долговечность лампы. Неисправности стартера вызывали фальшивый старт и значительную перегрузку по току.

Одним из недостатков пускорегулирующей аппаратуры старого образца можно считать эффект стробирования в виде мерцаний. Пульсации света негативно сказываются на зрении человека и вносят дискомфорт.

Присутствовали значительные энергетические потери, снижающие КПД лампы.

Усовершенствование конструкции до ЭПРА

Усовершенствованную конструкцию пускорегулирующего устройства для люминесцентных ламп начали массово интегрировать в электронные схемы около 30 лет назад.

Новое устройство представляло собой комплекс полупроводниковых приборов, более компактный чем традиционные схемы. При этом качество стабилизации напряжения поднялось на более высокий уровень.

Электромагнитные регуляторы сменились более совершенными полупроводниковыми компонентами, с помощью которых можно точно регулировать параметры свечения.

Схема подключения

ЭПРА стали эффективной заменой традиционным схемам с дросселями и стартерами, уменьшив конструкцию светильника и расширив возможности.

Все минусы дросселей у ЭПРА отсутствуют. К одному ЭПРА можно подсоединять более одной лампы, а к некоторым моделям до четырех, без дополнительных элементов. Конструкция работает со стандартными источниками освещения мощностью 18W, 36W и т.д.

Блок лучше ставить на фазовый провод. При наличии нуля потенциал сохраняется, что выражается небольшими мерцаниями источника света при отключении питания. Явление характерно для дешевых пускорегулирующих аппаратов.

Для сглаживания мерцаний конденсатор шунтируется резистором с сопротивлением 100 кОм.

Ремонт ЭПРА

Если ЭПРА перестал работать, ремонт можно провести самому. Требуются базовые знания электроники и мультиметр для замера параметров.

Если уверенности в навыках нет, делается полная замена пускорегулирующего блока. Можно обратиться в ремонтные мастерские.

Полностью описать процесс ремонта непросто, однако некоторые особенности процесса выделяются.

Любой ремонт начинается с осмотра имеющейся платы. Перегоревшие элементы обычно видны по черным следам. Темнеют корпуса деталей, на плате в месте неисправности может быть затемнение. Особенно важно обращать внимание на токоведущие дорожки, наличие чужеродных оттенков говорит об отсутствии контакта.

Сначала проверяется предохранитель, маркировка буква F и цифры. Затем изучаются конденсаторы. Если элемент вздулся или деформировался, его нужно заменить. Используйте конденсаторы с напряжением не меньше указанного на старом. Емкость оставляйте прежнюю. При установке соблюдайте полярность, нарушение приведет к повреждению элемента при подаче напряжения.

Тематическое видео: Достаточно простой и быстрый способ проверки работоспособности ЭПРА после ремонта

Все диоды и транзисторы на плате надо тщательно прозвонить мультиметром. Пробоев быть не должно. Все контакты должны прозваниваться без характерных звуковых сигналов.

Мастера утверждают, что ремонт пускорегулирующего аппарата оправдан только при замене одного элемента. Если повреждений больше, лучше приобрести новый блок. Это проще, а иногда дешевле.

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

Вас интересует, зачем нужен электронный модуль ЭПРА для люминесцентных ламп и как его следует подключить? Правильный монтаж энергосберегающих светильников позволит многократно продлить их срок эксплуатации, ведь верно? Но вы не знаете, как подключить ЭПРА и нужно ли это делать?

Мы расскажем вам о назначении электронного модуля и его подключении – в статье рассмотрены конструкционные особенности этого аппарата, благодаря которому формируется так называемое стартерное напряжение, а также поддерживается оптимальный рабочий режим светильников.

Приведены принципиальные схемы подключения люминесцентных лампочек с применением электронного пускорегулятора, а также видеорекомендации по применению подобных аппаратов. Которые являются неотъемлемой частью схемы газоразрядных ламп, несмотря на то что конструктивное исполнение таких источников света может значительно отличаться.

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.

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.

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.

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.

Из чего состоит приспособление?

Главными составляющими элементами схемы электронного модуля являются:

  • выпрямительное устройство;
  • фильтр электромагнитного излучения;
  • корректор коэффициента мощности;
  • фильтр сглаживания напряжения;
  • инверторная схема;
  • дроссельный элемент.

Схемное построение предусматривает одну из двух вариаций – мостовая либо полумостовая. Конструкции, где используется мостовая схема, как правило, поддерживают работу с лампами высокой мощности.

Между тем, преимущественно в составе люминесцентных светильников эксплуатируются модули, построенные на базе полумостовой схемы.

Такие приборы на рынке встречаются чаще по сравнению с мостовыми, т. к. для традиционного применения достаточно светильников мощностью до 50 Вт.

Особенности работы аппарата

Условно функционирование электроники можно разделить на три рабочих этапа. Первым делом включается функция предварительного прогрева нитей накала, что является важным моментом в плане долговечности газовых приборов света.

Особенно необходимой эта функция видится в условиях низкотемпературной окружающей среды.

Затем схемой модуля запускается функция генерации импульса высоковольтного импеданса – уровень напряжения около 1,5 кВ.

Присутствие напряжения такой величины между электродами неизбежно сопровождается пробоем газовой среды баллона люминесцентной лампы – зажиганием лампы.

Наконец, подключается третий этап работы схемы модуля, основная функция которого заключается в создании стабилизированного напряжения горения газа внутри баллона.

Уровень напряжения в этом случае относительно невысок, чем обеспечивается малое потребление энергии.

Принципиальная схема пускорегулятора

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

Работает такая схема в следующей последовательности:

  1. Сетевое напряжение в 220В поступает на диодный мост и фильтр.
  2. На выходе фильтра образуется постоянное напряжение в 300-310В.
  3. Инверторным модулем наращивается частота напряжения.
  4. От инвертора напряжение проходит на симметричный трансформатор.
  5. На трансформаторе за счет управляющих ключей формируется необходимый рабочий потенциал для люминесцентной лампы.

Ключи управления, установленные в цепи двух секций первичной и на вторичной обмотке, регулируют требуемую мощность.

Поэтому на вторичной обмотке формируется свой потенциал для каждого этапа работы лампы. Например, при разогреве нитей накала один, в режиме текущей работы другой.

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

Выпрямленное напряжение от диодного моста попадает на конденсатор, где сглаживается по амплитуде, фильтруется от гармоник.

Далее посредством инвертирующей части схемы, собранной на двух ключевых транзисторах (полумост), напряжение, поступившее из сети 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.

Примерно по такому же принципу действует мостовая схема. Разница состоит лишь в том, что в ней используются не два инвертора, а четыре ключевых транзистора. Соответственно, схема несколько усложняется, добавляются дополнительные элементы.

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

Варианты подключения люминесцентных ламп

В зависимости от схемных решений, используемых в конструкции пускорегулирующих аппаратов, варианты подключения могут быть самые разные.

Если одна модель устройства поддерживает, к примеру, подключение одного светильника, другая модель может поддерживать уже одновременную работу четырех ламп.

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

Здесь от сетевого интерфейса фазная линия соединяется к одной из двух клемм дросселя, а нулевой провод подводится на одну клемму люминесцентной лампы.

Фаза, сглаженная на дросселе, отводится от его второй клеммы и соединяется на вторую (противоположную) клемму.

Остающиеся свободными еще две клеммы лампы подключаются к розетке стартера. Вот, собственно, и вся схема, которая до появления электронных полупроводниковых моделей ЭПРА использовалась повсеместно.

На базе этой же схематики реализуется решение с подключением двух люминесцентных ламп, одного дросселя и двух стартеров. Правда в этом случае требуется подбирать дроссель по мощности, исходя из суммарной мощности газовых светильников.

Читайте также  Почему в унитазе постоянно бежит вода?

Дроссельный схемный вариант можно доработать с целью устранения дефекта стробирования. Он довольно часто возникает именно на светильниках с электромагнитным ЭПРА.

Доработка сопровождается дополнением схемы диодным мостом, который включается после дросселя.

Подключение к электронным модулям

Варианты подключения люминесцентных ламп на электронных модулях несколько отличаются. Каждый электронный пускорегулирующий аппарат имеет входные клеммы для подачи сетевого напряжения и выходные клеммы под нагрузку.

В зависимости от конфигурации ЭПРА, подключается одна или несколько ламп. Как правило, на корпусе прибора любой мощности, рассчитанного на подключение соответствующего количества светильников, имеется принципиальная схема включения.

На схеме выше, к примеру, предусматривается питание максимум двух люминесцентных ламп, так как в схеме используется модель двухлампового балласта.

Два интерфейса прибора рассчитаны так: один для подключения сетевого напряжения и заземляющего провода, второй для подключения ламп. Этот вариант тоже из серии простых решений.

Аналогичный прибор, но рассчитанный уже для работы с четырьмя лампами, отличается наличием увеличенного числа клемм на интерфейсе подключения нагрузки. Сетевой интерфейс и линия подключения заземления остаются без изменений.

Однако наряду с простыми устройствами, – одно-, двух-, четырехламповыми – встречаются пускорегулирующие конструкции, схематика которых предусматривает использование функции регулировки свечения люминесцентных ламп с помощью.

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

Чем отличаются подобные приборы от уже рассмотренных устройств? Тем, что в дополнение к сетевому и нагрузочному оснащаются еще интерфейсом для подключения управляющего напряжения, уровень которого обычно составляет 1-10 вольт постоянного тока.

Таким образом, разнообразие конфигурации электронных пускорегулирующих модулей позволяет организовать системы осветительных приборов разного уровня. Имеется в виду не только уровень мощности и охвата площадей, но также уровень управления.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоматериал, сделанный на основе практики электромонтера, рассказывает и показывает — какой прибор из двух должен быть признан конечным пользователем более качественным и практичным.

Этот сюжет лишний раз подтверждает, что простые решения выглядят надёжными и долговечными:

Между тем ЭПРА продолжают совершенствоваться. На рынке периодически появляются новые модели таких приборов. Электронные конструкции тоже не лишены недостатков, но по сравнению с электромагнитными вариантами, явно показывают лучшие технические и эксплуатационные качества.

Вы разбираетесь в вопросах принципа работы и схем подключения ЭПРА и хотите дополнить изложенный выше материал личными наблюдениями? Или хотите поделиться полезными рекомендациями по нюансам ремонта, замены или выбора пускорегулирующего аппарата? Пишите, пожалуйста, свои комментарии к этой записи в блоке ниже.

ЭПРА для люминесцентных ламп

Работа люминесцентных ламп невозможна от сетевого напряжения 220 вольт, подаваемого напрямую. Для стабилизации напряжения и сглаживания токовых пульсаций требуются специальные устройства. Они объединяются в пускорегулирующей аппаратуре и включают в себя несколько компонентов. Стартер осуществляет пуск, дроссель сглаживает пульсации, а конденсатор стабилизирует напряжение. Все это использовалось в светильниках старого типа, которые были ненадежными, моргали и гудели.

  1. Назначение и устройство ЭПРА
  2. Принцип работы ЭПРА
  3. Подключение светильника к ЭПРА
  4. Преимущества и недостатки ЭПРА
  5. Неисправности и ремонт ЭПРА

Назначение и устройство ЭПРА

В настоящее время устаревшую аппаратуру сменили ЭПРА для люминесцентных ламп, представляющие собой электронные пускорегулирующие устройства. Они обеспечивают мгновенное включение лампы, могут работать практически с любым питающим напряжением, у них отсутствуют недостатки, характерные для старой ПРА. Люминесцентные лампы относятся к типу газоразрядных источников света. Стандартная конструкция включает в себя стеклянную трубку, наполненную инертным газом и ртутными парами, а также электроды в виде спиралей, расположенные по краям. Здесь же расположены контактные выводы, по которым поступает электрический ток.

Принцип действия таких ламп заключается в люминесценции газов, когда по ним проходит электроток. Обычного тока между электродами недостаточно, для того чтобы образовался тлеющий разряд. Поэтому спирали вначале разогреваются током, пропущенным через них, а затем происходит подача импульса с напряжением 600 В и выше.

В результате, с разогретых спиралей начинается эмитация электронов, которые совместно с высоким напряжением образуют тлеющий разряд. В дальнейшем ток и напряжение должны поддерживаться на определенном уровне, обеспечивающем нормальное функционирование лампы. По такому же принципу работают компактные или энергосберегающие люминесцентные лампы. Они отличаются от стандартных изделий только размерами и формами.

Питание всех типов ламп осуществляется через пускорегулирующий аппарат, называемый также балластом. В старых изделиях применялся электромагнитный балласт или ЭмПРА. В его конструкцию входили дроссель и стартер. Данные устройства обладали низким КПД, световой поток получался пульсирующий, сопровождаемый сильным гудением. Во время работы в сети возникали серьезные помехи. В связи с этим, производители постепенно отказались от ЭмПРА и перешли на более современные и удобные электронные устройства (ЭПРА).

Конструкция электронной пускорегулирующей аппаратуры выполнена в виде платы с расположенным на ней высокочастотным преобразователем. В данных устройствах отсутствуют недостатки, характерные для ЭмПРА, поэтому работа лампы стала более устойчивой. Она обеспечивает выдачу увеличенного светового потока и служит значительно дольше.

Стандартная схема электронного балласта включает в себя следующие детали:

  • Диодный мост;
  • Генератор высокой частоты на основе полумостового преобразователя. В более дорогих изделиях используется ШИМ-контроллер;
  • Динистор DB3, применяемый в качестве пускового порогового элемента и рассчитанный на напряжение 30 вольт;
  • Силовая LC-цепь для розжига тлеющего разряда.

Принцип работы ЭПРА

Избежать недостатков, присущих электромагнитному балласту, удалось путем подачи на лампу тока с высокой частотой колебаний – свыше 20 кГц. С этой целью был повышен коэффициент мощности светильника. Он состоит в возврате реактивного тока не обратно в сеть, а в специальное промежуточное накопительное устройство. Данный накопитель не имеет каких-либо связей с сетью, однако именно через него осуществляется питание лампы.

Переменное напряжение сети в 220 В подвергается преобразованию и становится постоянным со значением 260-270 В. Для сглаживания используется электролитический конденсатор С1, хорошо видимый на представленной схеме. Далее постоянной напряжение переводится в высокочастотное – до 38 кГц при помощи двухтактного полумостового преобразователя, состоящего из двух высоковольтных биполярных транзисторов – ключей. Благодаря возможности такого преобразования, размеры ЭПРы для люминесцентных ламп значительно снизились.

В схеме электронного балласта имеется трансформатор, выполняющий функцию управления преобразователем и одновременно являющийся для него нагрузкой. Он состоит из трех обмоток: одна – рабочая с двумя витками, выдающая нагрузку на цепь, и две обмотки управления с четырьмя витками.

Особое значение придается динистору, обеспечивающему запуск преобразователя. В случае превышения допустимого порога напряжения происходит его открытие и подача импульса на транзистор. После запуска преобразователя, противофазные импульсы с обмоток управления трансформатора поступают к транзисторным ключам. Ключи открываются и производят наводку тока в трансформаторных обмотках. Далее напряжение на лампу подается с рабочей обмотки через нити накала установленные последовательно.

Максимальное падение напряжения наблюдается на конденсаторе С5, подключенном непосредственно к лампе. Именно он окончательно зажигает источник света. После запуска преобразователь будет и далее работать в автоматическом режиме. Его частота остается неизменной с момента пуска устройства.

Подключение светильника к ЭПРА

Нередко домашние мастера самостоятельно улучшают работу люминесцентных ламп путем замены устаревшей пускорегулирующей аппаратуры на более современное электронное устройство. На начальном этапе светильник демонтируется и из него вынимаются все детали. Новая электронная аппаратура должна соответствовать размерам улучшаемого светильника.

Сам процесс подключения выполняется сравнительно легко, поскольку в светильнике будут размещаться лишь лампы, провода и схема ЭПРА. В корпусе светильника должно быть достаточно места для размещения электронного блока, он должен легко подключаться к клеммам, расположенным на корпусе. Крепление выполняется с помощью саморезов, после чего производится соединение между собой аппаратуры, проводов и люминесцентной лампы.

Подключение двух ламп осуществляется таким же образом, с использованием последовательной схемы. Соответственно, мощность ЭПРА должна в два раза превышать мощность источников света. По такому же принципу подключается три и более ламп в общем корпусе.

После подключения остается лишь проверить работоспособность схемы и убедиться, что лампы работают по новому. Как правило, включение происходит мгновенно, без предварительного разогрева, отсутствует гудение и пульсация света, яркость свечения заметно возрастает.

В случае правильного подключения увеличивается срок эксплуатации светильника, снижается расход электроэнергии.

Преимущества и недостатки ЭПРА

Применение электронных балластов вносит существенные положительные изменения в работу люминесцентных осветительных приборов. Основными достоинствами ЭПРА являются следующие:

  • Максимальная мощность света заметно увеличивается при одновременном снижении объема электроэнергии, потребляемой блоком питания.
  • Отличительная черта старых люминесцентных ламп – мерцание – полностью отсутствует.
  • Практически не слышно шума и гудения во время работы светильника.
  • Увеличение срока эксплуатации люминесцентных ламп.
  • Удобные настройки и управление яркостью светового потока.
  • На светильники с электронной аппаратурой совершенно не влияют скачки и перепады напряжения в питающей сети.

Основным минусом ЭПРА считается их высокая стоимость по сравнению с электромагнитными устройствами. В настоящее время новейшие технологии в этой области постоянно развиваются и совершенствуются. В связи с этим, цена электронных изделий постепенно приближается к стоимости старой аппаратуры.

Неисправности и ремонт ЭПРА

Люминесцентные лампы периодически ломаются и перестают работать по разным причинам. Это может быть дроссель или стартер и даже сам балласт. Поэтому одним из действий по выявлению неисправности является проверка ЭПРА. Для выполнения проверки своими руками потребуется обычная переноска, то есть лампа накаливания с проводами. Концы жил соединяются с канцелярскими скрепками и получается самый простой тестер.

Дальнейшие действия выполняются в следующем порядке:

  • Светильник нужно обесточить, снять прозрачную крышку и вынуть люминесцентную лампу из патронов.
  • Изогнутая скрепка вставляется в патрон, при этом, оба контакта должны быть замкнуты. В другой патрон вставляется вторая скрепка и таким образом провода от переноски оказываются соединенными с контактами.
  • На светильник подается напряжение. Если балласт исправен, то лампочка на переноске должна загореться. В противном случае электронный балласт придется менять.

Замена ЭПРА не представляет каких-либо сложностей. У приобретаемого устройства должны быть точно такие же пусковые характеристики, как и у предыдущего. Основное условие заключается в точном соблюдении схемы подключения. Все соединения выполняются методом пайки или через разъемные контакты. Основной причиной выхода из строя электронной пускорегулирующей аппаратуры является использование производителями самых простейших схем с целью уменьшения их размеров.

Нормальная схема не всегда помещается вовнутрь, поэтому приходится использовать различные технические решения. В противном случае, светильник после ремонта прослужит совсем недолго. Кроме того, при отсутствии опыта работы с такими устройствами, рекомендуется обратиться к квалифицированным специалистам.