ЭПРА (электронный балласт) — принцип работы и схема подключения

Что такое ЭПРА и для чего он нужен

Использование электронной пусковой и управляющей аппаратуры или устройств (сокращенно ЭПРА) дает существенное увеличение срока службы осветительного оборудования данного типа.

Электронные балласты – это следующий виток развития систем зажигания ламп. Электронный балласт выпускается в виде отдельного модуля с разъемами для питания и разъемами для подключения одного или нескольких источников света. Это устройство заменило простую, но устаревшую схему с дросселем и стартером. Все современные светильники обычно оснащены такой конструкцией.

Виды балластов

Наиболее популярными и наиболее используемыми являются электромагнитные и электронные балласты. Их выпускают многие производители осветительного оборудования. Рассмотрим подробнее их устройство и особенности работы.

Электромагнитный балласт для люминесцентных ламп

Электромагнитный балласт (ЭМПРА) представляет собой довольно крупную конструкцию (массой до 500 г), основным элементом которой является дроссель. Также вам понадобится стартер и конденсатор. Принцип работы балласта относительно прост:

• При подаче напряжения пусковые электроды закрываются.
• Ток на электродах лампы увеличивается.
• Разряд стартера обеспечивает достаточный импульс для разряда.

Преимущества ЭмПРА:

• Разумная цена за аппарат.
• Простота схемы подключения.

Есть и недостатки:

• Стробоскопический эффект – это мерцание лампы с частотой сетевого напряжения (50 Гц). Такой свет будет некомфортным, от него будут уставать глаза, и работоспособность снизится.
• Конкретно гул во время работы.
• Длительное время запуска лампы – от 2-3 секунд в начале работы балласта до 5-8 секунд в конце срока службы.
• Сравнительно высокое энергопотребление.
• Вес и габариты конструкции.
• Надежный.

Электронный балласт для люминесцентных ламп

Электронные балласты (ЭПРА) появились около 30 лет назад и активно вытесняют ЭМГ с рынка. Устройство выполнено на современных электронных устройствах – диодах, микросхемах, транзисторах. Несмотря на то, что в состав электронного балласта уже входят стартер, фильтры и другие устройства, балласт легкий и компактный. Принцип работы устройства может варьироваться от предварительного подогрева катода лампы до комбинированного способа запуска за счет резонанса в балластной цепи.

Основные преимущества электронных балластов:

• увеличивает светоотдачу лампы.
• Простота схемы подключения – все необходимые элементы уже встроены в балласт.
• Компактность блока.
• Нет мерцающей лампы.
• Характерного для ЭМПА гула нет.
• Продлите срок службы осветительного блока.
• Сокращение затрат на электроэнергию до 30%.
• Возможность управления мощностью лампы (диммированием).

Основным недостатком ЭПРА является относительно высокая стоимость, особенно если речь идет о качественном оборудовании известных производителей.

Устройство ЭПРА

Электронный балласт – это сложное электронное устройство. Включает в себя:

• Фильтр помех: необходим для выравнивания влияния помех из и в электрическую сеть;
• Выпрямитель: необходим для преобразования переменного тока в постоянный;
• Опционально: выпрямитель тока;
• Фильтр сглаживания: используется для уменьшения пульсаций;
• Инвертор: повышает напряжение до необходимого уровня;
• Балласт: аналог электромагнитного дросселя.

На некоторых моделях конвертор может быть дополнен регулировкой яркости. Для этого понадобится внешний диммер (ручной или автоматический на основе фоторезистора). Разработано множество схем. Элементная база электронных балластов люминесцентных ламп (ЛЛ) весьма разнообразна: от мощных полевых транзисторов по мостовой схеме с нагрузками в сотни ватт, до микросхем драйверов в маломощных лампах. Но всё равно алгоритм работы тот же.

В упрощенном виде подключение люминесцентной лампы выглядит так:

Схема подключения ЭПРА с одной лампой

. Соединение состоит всего из двух компонентов: источника люминесцентного света и электронного балласта. С точки зрения электрика это гораздо проще, чем классическое подключение люминесцентной лампы с помощью электромагнитного дросселя и пускателя. На клеммы N и L подается сетевое напряжение. Заземляющий контакт – заземление. Для работы электронного балласта подключение заземляющего контакта не является обязательным и служит только для безопасной эксплуатации.

Электронные балласты сложны и состоят из множества электронных компонентов. Человеку без инженерного образования очень сложно разобраться в схеме. Кроме того, не все электрики смогут разобраться во внутреннем устройстве.

Один из вариантов схемы электронного балласта

Это довольно простая схема для электронщика. Упрощенно работа электронного балласта осуществляется следующим образом. Выпрямление осуществляется двухполупериодным выпрямителем – диодным мостом. Сглаживание пульсаций осуществляется электролитическим конденсатором, рассчитанным на напряжение выше напряжения сети, так как амплитудное значение синусоиды сети переменного тока примерно в полтора раза превышает напряжение сети (√2*220В). Остальные процессы контролируются микросхемой. За подачу напряжения на лампы отвечают полевые транзисторы. Тогда инвертор работает автономно, частота не меняется.

Знания в области электроники позволяют создать схему питания люминесцентной лампы от низковольтных источников. Схема получается довольно компактной. Самое главное правильно намотать трансформатор.

Принципиальная схема питания ЛЛ от источника низкого напряжения

Как проверить балласт люминесцентной лампы

Как обеспечить правильную работу балласта, если лампа перестанет работать? Одним из характерных признаков является фальстарт. После включения лампа начинает загораться не сразу, а мигает 3-4 раза и только потом загорается.

Проверить электрический балласт люминесцентных ламп можно простым экспериментом – вынуть ламповую трубку обесточенной лампы, закоротить нити накаливания и подключить между ними лампу накаливания. Если лампа загорается при подаче напряжения, то балласт исправен. Нет – мы заменим его на новый агрегат с аналогичными ТТХ.

И теперь вы знаете, как правильно выбрать балласт, какие они бывают и зачем они нужны.

Принцип работы пускателя

Независимо от схемы, используемой для запуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, аналогичные процессы происходят при использовании газа и стартеров. Всего три фазы:

• Первоначальный нагрев электродов. В электронных балластах это происходит за счет довольно незначительного повышения напряжения на вольфрамовых нитях.
• Поджог. В этот момент в схему подается импульс высокого напряжения (обычно около полутора киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напряжение зажигания люминесцентных ламп значительно превышает напряжение горения.
• Горение. После импульса высокого напряжения схема снижает напряжение до необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В электронных балластах импульс зажигания подается электронной схемой. В классической схеме – за счет энергии, накопленной индуктором. Нагрев электродов также обеспечивается электронными балластами. При схеме включения стартера электроды нагреваются в момент замыкания контактов стартера. Его можно заменить кнопкой.

Схемы подключения

Разработка такого электронного устройства была проведена с целью минимизации конструкции лампы и замены большого дросселя и стартера единым модулем, подключаемым к сети переменного тока и к электродам люминесцентного источника света.

Электронные балласты лишены всех недостатков классических схем подключения.

Существуют модули, рассчитанные на одновременное подключение четырех светильников.

Подключите электронные балласты к четырем лампам

Как и в случае с одной или двумя лампами, схема не требует каких-либо дополнительных элементов. Модуль электронного балласта подключается напрямую к ll.

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

Схема подключения ЭПРА 2х36 Вт (Пример: ЭЛЕКТРОННЫЙ БАЛЛАСТ ETL-236)

Схема подключения ЭПРА 2х18 Вт (Пример: Навигатор NB-ETL-218-EA3)

Во всех случаях рекомендуется размещать выключатель на фазной линии. При наличии нуля потенциал может сохраняться. Об этом свидетельствует легкое мерцание ламп в выключенном положении. С исправными, но дешевыми ЭПРА иногда тоже наблюдается такое явление. Возможно, причина в том, что заряд не полностью покинул электролитический конденсатор. В этом случае поможет простая модификация: достаточно обойти электролитический конденсатор сопротивлением сто килоом.

Варианты подключения люминесцентных ламп

В зависимости от схемотехнических решений, использованных в конструкции балластов, варианты подключения могут быть самыми разными.

Например, если одна модель устройства поддерживает подключение одной лампы, другая модель может поддерживать одновременную работу четырех ламп.
Простейший вариант управления лампой через электромагнитный балластный элемент: 1 – нить накала; 2 – стартер; 3 – стеклянная колба; 4 – газ; L – фаза линии электропередачи; N – нулевая линия

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

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

Фаза, сглаженная на дросселе, отводится от другого его вывода и подключается к другому (противоположному) выводу.

Остальные две клеммы лампы, оставшиеся свободными, подключаются к пусковому контакту. Это собственно вся схема, которая использовалась повсеместно до появления электронных полупроводниковых моделей электронных балластов.

Возможность подключения двух люминесцентных ламп через дроссель: 1 – конденсатор фильтра; 2 – дроссель, мощность равна мощности двух световых модулей; 3, 4 – лампы; 5.6 – пусковые стартеры; L – фаза линии электропередачи; N – нулевая линия

По той же схеме реализовано решение с подключением двух люминесцентных ламп, дросселя и двух стартеров. Правда, в этом случае выбирать дроссель придется исходя из мощности, исходя из суммарной мощности газовых ламп.

Вариант схемы дросселя можно доработать для устранения дефекта затвора. Встречается довольно часто на лампах с электромагнитными электронными балластами.

Модификация сопровождается добавлением в схему диодного моста, который включается после дросселя.

Балласты для компактных ламп

Компактные люминесцентные лампы по размерам сравнимы с лампами накаливания и имеют стандартные цоколи Е14 и Е27. Стеклянную трубку, покрытую люминофором, сгибают и помещают в обычную лампу, предназначенную для лампы накаливания. Такие лампы часто называют «энергосберегающими», хотя они уступают светодиодным лампам, и это не совсем так.

Для такой лампы не нужно выбирать, покупать или подключать балласт – он уже встроен в цоколь. В этих лампах используются только электронные балласты из-за их размера.

Ремонт ЭПРА

Если модуль электронного балласта вышел из строя, то для его ремонта потребуются некоторые знания в электронике и умение пользоваться мультиметром. Если у вас нет элементарных знаний в электронике, лучше заменить весь блок, либо отправить его в мастерскую для ремонта. Чтобы оценить тонкости ремонта электронного балласта, многотомного тома недостаточно.

Устранение неисправности необходимо начинать с осмотра платы. Неисправные электронные элементы имеют характерный черный цвет. Корпуса деталей могут почернеть, а на плате станет видно темное пятно. Также нужно посмотреть живые пути.

Как и при любом ремонте, сгоревший элемент зачастую является не причиной, а следствием.

Инструментальную диагностику начинаем с проверки предохранителя. Как правило, на плате он обозначается латинской буквой F и цифрой – серийным номером.

Проверка элементов электронного балласта с помощью мультиметра

При ремонте балластов люминесцентных источников света обратите внимание на электролитические конденсаторы. Если конденсатор деформирован – вздулся, его необходимо заменить. Здесь важно использовать конденсатор с напряжением не ниже того, который был установлен. Больше можно, меньше нет. Заменять канистру не рекомендуется. Обязательно соблюдайте полярность. Неправильная полярность является основной причиной взрыва конденсатора.

Далее стоит проверить полупроводники. Диоды не должны быть в пробое – при любой полярности на щупах мультиметра не должно быть слышно писка. То же самое относится и к униполярным транзисторам. Порт, исток, сток не должны быть закорочены ни в каком положении.

Большинство специалистов сервисных центров предпочитают не производить ремонт цепи стартера. И потребителю может быть выставлен счет на сумму, превышающую цену нового устройства. Эксперты считают, что если на плате выходит из строя более одного компонента, ремонт считается экономически невозможным.

Выбор ЭПРА.

Если вы решили модернизировать свои лампы, заменив дроссель и стартер на современный электронный люминесцентный стартер, первым фактором, который следует учитывать, является производитель. Лучше избегать неизвестных брендов и подозрительно дешевых устройств. Но нельзя сразу сказать, что дешево – это плохо и недолговечно. Сегодня вся информация открыта; рекомендуется прочитать отзывы о той или иной модели в Интернете. Среди производителей, заслуживающих внимания:

• Хельвар,
• Филипс,
• Осрам,
• Тридоник

Виды электронных балластов

При выборе важно изучить документацию. Наиболее важными особенностями являются:

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

Некоторые модели брендов Tridonic, Philips, Helvar имеют возможность подключения как к переменному напряжению (~220), так и к постоянному напряжению (=220).

Из чего состоит приспособление?

Основными компонентами схемы электронного модуля являются:

• выпрямительное устройство;
• фильтр электромагнитного излучения;
• корректор коэффициента мощности;
• фильтр выравнивания напряжения;
• инверторная схема;
• газовый элемент.

Схемотехника предусматривает один из двух вариантов – мостовой или полумостовой. Конструкции, использующие мостовую схему, обычно поддерживают лампы большой мощности.

Примерно для таких осветительных приборов (мощностью 100 Вт и более) предназначены модули управления балластом, выполненные по мостовой схеме. Что помимо поддержки тока положительно влияет на характеристики напряжения питания

Между тем, модули, построенные на основе полумостовой схемы, в основном используются в составе люминесцентных ламп.

Такие устройства более распространены на рынке по сравнению с тротуарными, поскольку для традиционного использования достаточно ламп мощностью до 50 Вт.

Особенности работы аппарата

Условно работу электроники можно разделить на три этапа работы. В первую очередь включается функция предварительного подогрева нитей, что является важным моментом, когда речь идет о долговечности газовых светильников.

Эта функция считается особенно необходимой в условиях низких температур.

Вид на рабочую электронную плату одной из моделей балластного модуля на полупроводниковых элементах. Эта небольшая и легкая плата полностью заменяет функциональность массивного индуктора и добавляет ряд улучшенных функций

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

Наличие напряжения такой величины между электродами неизбежно сопровождается пробой газовой среды цилиндра люминесцентной лампы — воспламенением лампы.

Наконец, к схеме модуля подключается третья ступень, основная функция которой – создание стабилизированного напряжения горения газа внутри цилиндра.

Уровень напряжения в этом случае сравнительно невысокий, что обеспечивает низкое энергопотребление.

Принципиальная схема пускорегулятора

Как уже говорилось, часто используемой конструкцией является модуль электронного балласта, собранный по двухтактной полумостовой схеме.
Принципиальная схема полумостового устройства для запуска и регулировки параметров люминесцентных ламп. Однако это далеко не единственное схемное решение, используемое для производства электронных балластов

Эта схема работает в следующем порядке:

1. Сетевое напряжение 220В подается на диодный мост и фильтр.
2. На выходе фильтра формируется постоянное напряжение 300-310В.
3. Инверторный модуль повышает частоту напряжения.
4. С преобразователя напряжение поступает на симметричный трансформатор.
5. На трансформаторе за счет клавиш управления формируется необходимый рабочий потенциал люминесцентной лампы.

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

Поэтому вторичная обмотка генерирует свой потенциал для каждого этапа работы лампы. Например, при нагреве нитей одна, в текущем режиме работы другая.

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

Выпрямленное напряжение с диодного моста поступает на конденсатор, где сглаживается по амплитуде и фильтруется от гармоник.
На качество работы схемы влияет правильный выбор электронных элементов. Нормальная работа характеризуется параметром тока на положительном выводе конденсатора С1. Длительность импульса зажигания лампы определяется конденсатором С4

Затем через инвертирующую часть схемы, собранную на двух ключевых транзисторах (полумост), поступающее из сети напряжение с частотой 50 Гц преобразуется в потенциал с более высокой частотой — от 20 кГц.

Он уже подается на выводы световой трубки для обеспечения рабочего режима.

Мостовая схема работает примерно по такому же принципу. Разница лишь в том, что здесь используются не два инвертора, а четыре ключевых транзистора. Следовательно, схема несколько усложняется, добавляются дополнительные элементы.
Схема преобразователя в сборе собрана по мостовой схеме. Здесь в работе узла участвуют не два, а четыре ключевых транзистора. Кроме того, в полевой структуре часто отдают предпочтение полупроводниковым элементам. На схеме: VT1…VT4 – транзисторы; Тп – трансформатор тока; Up, Un — преобразователи

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

Читайте также: Тонировка балконных стекол, помощь чем закрыть окна от солнца описание процесса