Устройство электронного балласта для люминесцентных ламп

Содержание

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.

Происхождение

В заключение изучения вопроса о том, что означает слово «балласт», для лучшего понимания стоит рассмотреть его этимологию. По мнению исследователей, оно происходит от северогерманского существительного barlast. Последнее образовалось путем соединения двух слов: прилагательного bar, что значит «голый», и существительного last, обозначающего «груз».

В русском языке слово впервые обнаруживается на страницах изданного Петром Великим в 1720 году Морского устава. Считается, что оно является заимствованным из нидерландского языка, будучи образованным от существительного ballast.

Балласты для компактных ламп

Люминесцентные лампы компактного типа представляют собой приборы, аналогичные традиционным лампам накаливания с резьбовым цоколем E14 и E27.

Могут размещаться в современных и раритетных люстрах, бра, торшерах и прочих осветительных приборах.

Из-за конструкционных особенностей компактных люминесцентов к электронной «начинке» предъявляются повышенные требования. Бренды всегда учитывают их при производстве, а неизвестные изготовители, с целью удешевления, меняют многие элементы на более простые. Это существенно снижает эффективность и срок службы модуля

Комплектуются приборы такого класса, как правило, прогрессивным электронным балластом, который встраивается непосредственно во внутреннюю конструкцию и обычно располагается на плате лампового изделия.

Для чего нужен балласт?

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

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

Для первоначального поджига (пуска) разряда в лампе в электромагнитных устройствах дополнительно используется пусковое устройство – стартер. В электронном варианте балластника эта функция реализована в рамках единой электрической схемы. Устройство получается легким, компактным и объединяется единым термином – электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Массовое применение ЭПРА для люминесцентных ламп обусловлено следующими достоинствами:

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

Что такое

Электронный балласт использует твердотельные электронные схемы, чтобы обеспечить надлежащие пусковые и рабочие электрические условия для питания газоразрядных лампочек. Они часто основаны на топологии SMPS, сначала выпрямляя входную мощность, а затем прерывая ее с высокой частотой. Усовершенствованные ЭБ могут позволить регулировать яркость с помощью широтно-импульсной модуляции или путем изменения частоты на более высокое значение. Балласты, включающие микроконтроллер или цифровые схемы могут предлагать дистанционное управление и мониторинг через сети или простое аналоговое управление с использованием сигнала управления яркостью 0-10 В постоянного тока.

Применение электронных балластов для HID освещения становится все более популярным. Большинство ЭБ нового поколения могут работать как с натриевыми (HPS) лампами высокого давления, так и с металлогалогенными устройствами, что снижает затраты систем освещения, которые используют оба типа ламп. Первоначально балласт работает как пускатель для дуги, подавая импульс высокого напряжения, а затем он функционирует как ограничитель/регулятор электрического потока внутри цепи. ЭБ работают намного холоднее и легче, чем их магнитные аналоги.

Схема включения люминисцентной лампы со стартером (preheat start)

Традиционная схема, используемая очень давно, в случае
когда напряжение сети достаточно для зажигания лампы. В ней используется балласт,
представляющий собой большое индуктивное сопротивление — дроссель, и стартер —
маленькая неоновая лампа, служащая для предварительного подогрева электродов лампы.
Параллельно неоновой лампе в стартере стоит конденсатор для уменьшения радиопомех.
Также в схему может включатся и конденсатор для улучшения коэффициента мощности.

 

При включении лампы в сеть, вначале, возникает разряд
в стартере и через электроды лампы проходит небольшой ток, который подогревает
их, тем самым уменьшая напряжение зажигания лампы. При возникновении разряда в
лампе, напряжение между электродами падает. отключая цепь стартера. В старых схемах
вместо стартера использовалась кнопка, которую надо было держать в течении нескольких
секунд.

Балласт используется только для ограничения тока. Параметры
балласта рассчитать несложно самим (в случае, если вы нашли на помойке дроссель
и хотите его использовать).

Определить параметры индуктивного балласта можно очень
несложно пользуясь правилами расчета цепей перменного тока. Для примера рассмотрим
лампу мощностью 40Вт (F40T12) длиной 48″ (122 см), включенную в сеть напряжением
230В

Рабочий ток лампы составляет около 0.43A. Коэффициент
мощности лампы равен примерно 0.9 (в принципе, можно считать лампу активной нагрузкой).
Напряжение на лампе равно: 40Вт/(0.43А*0.9)=102В. Активная составляющая напряжения
равна: 102В*0.9=92В, реактивная равна 102В*sqrt(1-0.9^2)=44В.
Потери мощности в балласте составляют 9-10Вт. Отсюда, суммарный коэффициент мощности
равен: (40Вт+10Вт)/(230В*0.43A)=0.51 (сюда явно просится корректирующий конденсатор).
Активная составляющая падения напряжения на балласте равна: 230В*0.51-102В=15В,
реактивная составляющая 230В*sqrt(1-0.51^2)-44В=154В. Активное сопротивление балласта
равно 15В/0.43А=35 Ом, реактивное 154В/0.43=358 Ом. Индуктивность балласта на
частоте 50Гц равна 358/(2*31.4*50)=1.1Гн

Аналогичный расчет для лампы мощностью 30Вт (F30T12) длиной
36″ (91 см), у которой рабочий ток 0.37А, дает параметры балласта — активное
сопротивление равно 59 Ом, реактивное 450 Ом. Суммарный коэффициент мощности равен
0.45. Индуктивность балласта 1.4Гн

Отсюда, вообщем-то понятно, что произойдет если использовать
балласт для 40Вт лампы в схеме с 30Вт лампой — ток будет превышать номинальное
значение, что приведет к более быстрому выходу лампы из строя. И наоборот, использование
балласта от менее мощной лампы в схеме с более мощной лампой приведет к ограничению
тока и пониженной светоотдачей.

Для улучшения коэффициента мощности можно использовать
конденсатор. Например, в первом примере, для лампы 40Вт, конденсатор, включенный
параллельно, рассчитывается следующим образом. Ток через конденсатор 0.43А*sqrt(1-0.51^2)=0.37A,
реактивное сопротивление конденсатора равно 230В/0.37А=622Ом, емкость для сети
50Гц равняется: 1/(2*3.14*50*622)=5.1мкФ. Конденсатор должен быть на 250В. Его
можно включить и последовательно (рассчитывается аналогично), но при этом надо
использовать конденсатор на 450В.

 
назад к оглавлению 

Как устроена и работает ЛДС

Конструктивно прибор представляет собой герметичную колбу, заполненную инертным газом и парами ртути. Внутренняя поверхность колбы покрыта люминофором, а в торцы ее впаяны электроды. При подаче напряжения на электроды, между ними возникает тлеющий разряд, создающий невидимое ультрафиолетовое излучение. Это излучение воздействует на люминофор, заставляя его светиться.

Схема люминесцентной лампы

Все это ЛДС, работающие на одном принципе.

Для нормальной работы люминесцентного светильника необходимо выполнить два условия:

  1. Обеспечить начальный пробой межэлектродного промежутка (запуск).
  2. Стабилизировать ток через лампочку, чтобы тлеющий разряд не перешел в дуговой (работа).

Пуск лампы

В обычных условиях питающего напряжения недостаточно для электрического пробоя межэлектродного промежутка, поэтому пуск ЛДС возможет только с помощью дополнительных мер – разогрева электродов для начала термоэлектронной эмиссии или повышения напряжения питания до значений, достаточных для создания разряда.

До недавнего времени преимущественно использовался первый метод, для чего электроды делались (и делаются) в виде спиралей, наподобие тех, что стоят в обычных лампочках накаливания. В момент включения на спирали при помощи автоматических устройств (стартеров) подается напряжение, электроды разогреваются, обеспечивая зажигание светильника. После пуска системы стартер отключается и в процессе дальнейшей работы не участвует.

Стартеры для пуска ЛДС на различные напряжения

Позже начали появляться схемотехнические решения, не разогревающие электроды, а подающие на них повышенное напряжение. После пробоя межэлектродного промежутка напряжение автоматически снижается до номинального, и светильник переходит в рабочий режим. Для того чтобы ЛДС можно было использовать с любыми типами пусковых устройств, все они и по сей день выполняются с электродами в виде спиралей накаливания, имеющих по два вывода.

Поддержание рабочего режима

Если ЛДС напрямую включить в розетку, то начавшийся после поджига тлеющий разряд тут же перейдет в дуговой, поскольку ионизированный межэлектродный промежуток имеет очень малое сопротивление. Чтобы избежать этой ситуации, ток через прибор ограничивается специальными устройствами – балластами. Разделяются балласты на два типа:

  1. Электромагнитные (дроссельные).
  2. Электронные.

Работа электромагнитных пускорегулирующих аппаратов (ЭмПРА) основана на принципе электромагнитной индукции, а сами они представляют собой дроссели – катушки, намотанные на незамкнутом железном сердечнике. Такая конструкция обладает индуктивным сопротивлением переменному току, которое тем больше, чем выше индуктивность катушки. Дроссели различаются по мощности и рабочему напряжению, которые должны равняться мощности и напряжению используемой лампы.

Электромагнитные дроссели (балласты) для ЛДС мощностью 58 (вверху) и 18 Вт.

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) выполняют ту же функцию, что и электромагнитные, но ограничивают ток при помощи электронной схемы:

Электронное пускорегулирующее устройство для люминесцентной лампы

Схемы электронного

В зависимости от типа конкретной лампочки элементы ЭПРА могут иметь различную реализацию, как по электронной начинке, так и по встраиваемости. Ниже будут рассмотрены несколько вариантов для приборов с различной мощностью и конструкцией.

Схема ЭПРА для ламп дневного света с мощностью 36 Вт

В зависимости от применяемых электронных деталей по типу и техническим показателям у балластников электрическая схема может существенно отличаться, однако выполняемые ими функции будут такими же.

На приведенном выше рисунке в схеме используются такие элементы:

  • диоды VD4–VD7 предназначены для выпрямления тока;
  • конденсатор С1 предназначен для фильтрации тока, проходящего через систему диодов 4-7;
  • конденсатор С4 начинает зарядку после подачи напряжения;
  • динистор CD1 пробивается в момент достижения напряжением показателя 30 В;
  • транзистор T2 открывается после пробития 1 динистора;
  • трансформатор TR1 и транзисторы T1, T2 запускаются в результате активации на них автогенератора;
  • генератор, дроссель L1 и последовательные конденсаторы С2, С3 на частоте примерно 45–50 кГц начинают резонировать;
  • конденсатор С3 включает лампу после достижения на нем пусковой величины заряда.

Схема ЭПРА на базе диодного моста для ЛДС с мощностью 36 Вт

В приведенной схеме есть одна особенность – колебательный контур встраивается в конструкцию самого осветительного прибора, что обеспечивает резонанс прибора до момента появления в колбе разряда.

Таким образом, частью контура будет выступать нить накала лампы, что в момент появления разряда в газовой среде сопровождается изменением в колебательном контуре соответствующих параметров. Это выводит его с резонанса, что сопровождается снижением до рабочего уровня напряжения.

Схема ЭПРА для ЛДС с мощностью 18 Вт

Лампы, которые оснащены Е27 и Е14 цоколем сегодня получили наибольшее распространение среди потребителей. В этом приборе балласт встраивается прямо в конструкции устройства. Выше приведена соответствующая схема.

Схема ЭПРА на базе диодного моста для ЛДС с мощностью 18 Вт

Необходимо учитывать особенность строения автогенератора, в основу которого входит пара транзисторов.

Из повышающей обмотки, обозначенной на схеме 1-1 трансформатора Тр, поступает питание. Частями последовательного колебательного контура выступает дроссель L1 и конденсатор С2, резонансная частота которого от генерируемой автогенератором существенно отличается. Приведенная выше схема используется для настольных осветительных приборов бюджетного класса.

Схема ЭПРА в более дорогих устройствах для ЛДС с мощностью 21 Вт

Необходимо отметить, что более простые схемы балласта, которые применяются для осветительных приборов типа ЛДС, не смогут гарантировать длительную эксплуатацию лампы, поскольку подвергаются большим нагрузкам.

У дорогих изделий такой контур обеспечивает стабильное функционирование на протяжении всего эксплуатационного срока, поскольку все используемые элементы соответствуют более серьезным техническим требованиям.

Типовая схема балласта

В конструкции ЭПРА применяется активный корректор коэффициента мощности, обеспечивающий совместимость с электрической сетью. Основой корректора  является мощный повышающий импульсный преобразователь, управляемый специальной интегральной микросхемой. Это обеспечивает номинальный режим с коэффициентом мощности, близким к 0,98. Высокое значение данного коэффициента сохраняется в любых режимах работы. Изменение напряжения допускается в диапазоне 220 вольт + 15%. Корректор обеспечивает стабильную освещенность даже при значительных перепадах напряжения сети. Для его стабилизации используется промежуточная цепь постоянного тока.

Важную роль играет сетевой фильтр, сглаживающий высокочастотные пульсации питающего тока. В совокупности с корректором этот прибор жестко регламентирует все составляющие потребляемого тока. Вход сетевого фильтра оборудован защитным узлом с варистором и предохранителем. Это позволяет эффективно устранять сетевые перенапряжения. С предохранителем последовательно соединяется терморезистор, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, обеспечивающий ограничение броска входного тока, во время подключения ЭПРА от инвертора к сети.

Кроме основных элементов, схема балласта для люминесцентных ламп предполагает наличие специального узла защиты. С его помощью происходит контроль за состоянием ламп, а также их отключение в случае неисправности или отсутствия. Данный прибор следит за током, который потребляет инвертор, и напряжением, поступающим на каждую из ламп. Если в течение определенного промежутка времени заданный уровень напряжения или тока превышает установленное значение, то защита срабатывает. То же самое происходит во время обрыва контура нагрузки.

Исполнительным элементом защитного узла является тиристор. Его открытое состояние поддерживается током, проходящим через резистор, установленный в балласте. Значение балластного сопротивления позволяет тиристорному току поддерживать включенное состояние до того момента, пока с ЭПРА не будет снято питающее напряжение.

Узел управления ЭПРА питается через сетевой выпрямитель при прохождении тока в балластном резисторе. Сокращение мощности электронного балласта и улучшение его коэффициента полезного действия позволяет использовать ток сглаживающей цепи. Данная цепь подключается к точке, где соединяются транзисторы инвертора. Таким образом, происходит питание системы управления. Построение схемы обеспечивает запуск системы управления на начальной стадии, после чего, с небольшой задержкой запускается цепь питания.

Включение ламп дневного света

Хотя люминесцентную лампу нельзя просто воткнуть в розетку, запустить ее совсем несложно и под силу каждому, кто знаком с электрикой. Для этого достаточно обзавестись соответствующим пускорегулирующим устройством того или иного типа и собрать несложную схему.

Использование электромагнитного дросселя и стартера

Это, пожалуй, самый простой и бюджетный вариант. Для создания люминесцентного светильника понадобится лампа дневного света, электромагнитный балласт (дроссель), мощность которого соответствует мощности лампы, и стартер с рабочим напряжением 220 В (указано на корпусе). Схема подключения дросселя для люминесцентных ламп будет выглядеть так:

Схема подключения люминесцентной лампы с дросселем.

Работает схема следующим образом. При подключении светильника к сети лампа не горит – напряжения на ее электродах недостаточно для зажигания. Но одновременно это же напряжение поступает через спирали лампы на стартер, представляющий собой газоразрядную лампу со встроенной биметаллической пластиной.

Нагревшаяся пластина замыкает стартер накоротко, и возросший ток разогревает спирали лампы дневного света. Через некоторое время биметаллическая пластина остывает и разрывает цепь подогрева. За счет обратной самоиндукции дросселя на уже разогретых катодах ЛДС происходит бросок напряжения, поджигающий лампу. Благодаря возникшему тлеющему разряду напряжения на стартере уже не хватает для его срабатывания, и в дальнейшей работе он не участвует. Дроссель же ограничивает ток через колбу ЛДС, обеспечивая ей номинальный рабочий ток.

При необходимости один дроссель может питать и две лампочки, но здесь необходимо выполнить три условия:

  1. Мощность лампочек должна быть одинаковой.
  2. Мощность дросселя должна равняться суммарной мощности лампочек.
  3. Напряжение срабатывания стартеров (оно указано на корпусе устройства) должно быть 127 В.

Схема люминесцентного светильника с двумя лампами

Обратите внимание: соединение ламп должно быть последовательным и ни в коем случае не параллельным

Работа люминесцентного светильника с ЭПРА

Если вы будете использовать в своем светильнике электронный балласт, то стартер не понадобится (он входит в ЭмПРА, хотя и выполнен отдельным узлом). Дело в том, что для пуска осветителя электронный балласт использует не подогрев спирали, а высокое напряжение (до киловольта), обеспечивающее разряд между электродами. Единственное условие, которое нужно соблюдать – мощность балласта должна равняться номинальной мощности осветителя. Схема же такого светильника будет совсем простая:

Включение электронного балласта для люминесцентных ламп (схема 36w)

Поскольку обычные ЭПРА не могут работать в двухламповых светильниках, выпускаются двухканальные приборы. По сути, это два обычных ЭПР в одном корпусе.

Схема светильника 2×36 с электронным балластом.

Приведенная схема не является единственной и зависит как от типа пускорегулирующего устройства, так и от производителя. Обычно она наносится прямо на корпус прибора:

Схема подключения и мощность осветителей(2х36) нередко наносится на корпус балласта.

Выбор ЭПРА.

Если Вы решились на модернизацию светильников путем замены дросселя и стартера на современный электронный пускатель для люминесцентных ламп, то первый фактор который нужно учесть, это производитель. От неизвестных марок и подозрительно дешевых устройств лучше отказаться. Но и нельзя сразу сказать, что дешево – это плохо и недолговечно. Информация сегодня открыта вся, желательно ознакомиться и с отзывами по конкретной модели в Интернете. Среди производителей внимания заслуживают:

  • Helvar,
  • Philips,
  • Osram,
  • Tridonic

Виды ЭПРА

При выборе важно изучить документацию. Наиболее важны следующие характеристики:

  • Тип источника света,
  • Мощность источников света,
  • Условия и режимы эксплуатации.

У некоторых моделей марок Tridonic, Philips, Helvar  имеется возможность подключения как переменного напряжения (~220), так и постоянного (=220).

Общий принцип работы элемента

По сути, балласт для люминесцентных ламп представляет собой дроссель. Он регулирует силу подачи тока, ограничивая или разделяя разночастотные электрические сигналы. Ликвидирует пульсации постоянного тока. Происходит нагрев катодов люминесцентных ламп.

Далее, на них производится подача необходимого количества напряжения, которое активирует работу осветительного прибора. Напряжение корректируется с помощью особого регулятора, который впаян в инверторную схему. Именно он отлаживает диапазон напряжений. За счет вышеперечисленных особенностей работы балласта мерцание в источнике света полностью исключается.

В схему встроен и стартер. Его функции – трансляция напряжения и зажигание. При включении лампы, на микросхеме балласта происходит снижение силы тока. Данная особенность позволяет выстроить необходимый режим работы осветительного прибора.

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.

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.

Плюсы Минусы
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.

  • 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.
Достоинства Недостатки
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.

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

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

Схемы электронного балласта 4×18 (2×36)

ЭБ 4×18 используется с инвертирующими конденсаторами, емкость которых 5 пФ. Таким образом, сопротивление данного модуля может повышаться до 40 Ом. Еще одной особенностью данной схемы является нахождение дроссельного элемента (его можно обнаружить ниже динистора).

Схема ЭПРА 4×18

В схеме выше используется только один транзистор. Трансформатор выполняет функцию понижения и выпрямления тока. Этот элемент защищает устройство от перегрузок, однако в схеме присутствует и предохранитель.

Схема для «Навигатора»

Еще один ЭБ 4×18 — «Навигатор». В схеме также присутствуют понижающий трансформатор и транзистор. Основное отличие заключается в наличии специального регулятора, который позволяет изменять выходное напряжение. Емкостный резистор также отличает эту схему от предыдущей.

Обратите внимание! Здесь используются два конденсатора с емкостью 5 и 7 пФ. Это позволяет создавать сопротивление до 40 Ом. В данной схеме не применяется предохранитель

В данной схеме не применяется предохранитель.

Схема 2×36

Схема балласта 2×36 включает в себя трансивер для расширения. Подключение устройства производится при помощи устройства-переходника. Так же как и в предыдущих вариантах, имеются конденсаторы, однако емкость их меньше, всего 4 пФ. Схему отличает наличие тиристоров и регуляторов частоты. У большинства моделей модулей такого типа можно увидеть в схеме два выпрямителя. Рабочее напряжение такого балласта равно 200 В, а частота — 55 Гц.

Электронный балласт 4×18 — необходимое устройство для сохранения целостности люминесцентных ламп. Схем, чтобы его подключить, существует несколько. Выбрать можно наиболее подходящую и простую в исполнении.