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.
Возможности запуска при сгоревшем оборудовании
В ремонте люминесцентных ламп есть и свои небольшие хитрости. К примеру, срочно понадобилось запустить подобный световой прибор, а стартер вышел из строя, и нет никакой возможности его заменить. Сам по себе этот элемент схемы служит для разогрева нитей накаливания в люминесцентной трубке.
Ну а если, к примеру, вышел из строя дроссель? Его в наше время и в магазинах не во всех найти можно.
Бездроссельное включение
Продлить работу сгоревшего светового прибора вполне возможно. Есть способ, при котором можно включить люминесцентную лампу дневного света без дросселя и стартера (схема подключения на рисунке). Конечно, этот способ подойдет не всем, нужно хотя бы немного разбираться в электротехнике.
Схема бездроссельного включения
Напряжение подается после короткого замыкания нитей накаливания. Выпрямленное напряжение становится больше вдвое, чего вполне хватает для запуска лампы (эту функцию по идее и выполняет дроссель). Конденсаторы С1 и С2 (на схеме) необходимо подобрать для 600 В, а С3 и С4 – с номинальным напряжением в 1 000 В. По прошествии некоторого времени пары ртути, конечно, осядут в области одного из электродов, и свет от лампы станет намного менее ярким. Избавиться от этого можно будет, всего лишь изменив полярность, т. е. просто развернув реанимированную перегоревшую ЛЛ.
Бесстартерное включение
Существуют осветительные приборы, которые предусмотрены исключительно для работы без стартера. На таких лампах имеется маркировка RS. Если такую трубку установить в светильник, оборудованный прерывателем, лампа очень быстро сгорает. Происходит это по причине необходимости большего времени на разогрев спиралей таких люминесцентных трубок. Долговечность стартера небольшая, он часто перегорает, а потому имеет смысл рассмотреть возможность того, как включить люминесцентную лампу без него. Для этого понадобится установка вторичных трансформаторных обмоток. Если запомнить эту информацию, то уже не возникнет вопроса, как зажечь люминесцентный светильник, если произошло перегорание стартера (схема соединения ниже).
Таким образом без лишних затрат можно даже своими руками собрать люминесцентный светильник.
Схема включения без дросселя и стартера
Принцип действия
Принцип действия люминесцентных ламп
Опишем кратко схему взаимодействия стартера, балласта и светильника:
- При подаче питания ток, проходя через ПРА, проходит через контакты стартера по вольфрамовым спиралям, раскаляя их и далее уходит в сторону нуля
- Стартер оснащается парой контактов: подвижным и неподвижным. При поступлении тока подвижный контакт (биметаллический), нагреваясь, изменяет свою форму и соединяется с первым
- При этом сила тока тут же значительно увеличивается до предела, ограничиваемого дросселем. Происходит разогревание электродов
- Пластина стартера, напротив, начинает остывать и рассоединяет контакты. В этот момент происходит резкий скачек напряжения и пробивка электронами газа. При превращении ртути в пар источник света переходит в рабочий режим
- Стартер в процессе уже не участвует – его контакты разомкнуты.
Многолетние цветы (ТОП-50 видов): садовый каталог для дачи с фото и названиями | Видео + Отзывы
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.
ЭПРА в разобранном виде.
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:
- Включение и предварительный прогрев нитей накала. Это важная манипуляция, значительно продлевающая срок службы источников освещения. Без предварительного нагрева светильник не включится при пониженных температурах.
- Генерация импульса высоковольтного импеданса с напряжением около 1,5 кВ, что вызывает пробой газовой среды внутри колбы и запуск свечения.
- 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.
Устройство старого образца.
Схема включала один или два стартера. От качества и эффективности стартеров зависела долговечность лампы. Неисправности стартера вызывали фальшивый старт и значительную перегрузку по току.
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.
Усовершенствованная конструкция аппарата.
Электромагнитные регуляторы сменились более совершенными полупроводниковыми компонентами, с помощью которых можно точно регулировать параметры свечения.
Подключение с применением электромагнитного балласта или ЭПРА
Особенности строения не позволяют подключить ЛДС непосредственно в сеть 220 В – работа от такого уровня напряжения невозможна. Для запуска требуется напряжение не ниже 600В.
С помощью электронных схем необходимо последовательно друг за другом обеспечить нужные режимы работы, каждый из которых требует определенного уровня напряжений.
Режимы работы:
- розжиг;
- свечение.
Запуск заключается в подаче импульсов высокого напряжения (до 1 кВ) на электроды, в результате чего между ними возникает разряд.
Отдельные виды пускорегулирующей аппаратуры, перед тем как произвести пуск, нагревают спираль электродов. Накаливание помогает легче запустить разряд, нить при этом меньше перегревается и дольше служит.
После того как светильник загорелся, питание производится переменным напряжением, включается энергосберегающий режим.
В устройствах, выпускаемых промышленностью, используются два вида пускорегулирующей аппаратуры (ПРА):
- электромагнитный пускорегулирующий аппарат ЭмПРА;
- электронный пускорегулирующий аппарат – ЭПРА.
Схемы предусматривают различное подключение, оно представлено ниже.
Схема с ЭмПРА
В состав электрической схемы светильника с электромагнитной пускорегулирующей аппаратурой (ЭмПРА) входят элементы:
- дроссель;
- стартер;
- компенсирующий конденсатор;
- люминесцентная лампа.
В момент подачи питания через цепь: дроссель – электроды ЛДС, на контактах стартера появляется напряжения.
Биметаллические контакты стартера, находящиеся в газовой среде, нагреваясь, замыкаются. Из-за этого в цепи светильника создается замкнутый контур: контакт 220 В – дроссель – электроды стартера – электроды лампы – контакт 220 В.
Нити электродов, разогреваясь, испускают электроны, которые создают тлеющий разряд. Часть тока начинает течь по цепи: 220В – дроссель – 1-й электрод – 2-й электрод – 220 В. Ток в стартере падает, биметаллические контакты размыкаются. По законам физики в этот момент возникает ЭДС самоиндукции на контактах дросселя, что приводит к возникновению высоковольтного импульса на электродах. Происходит пробой газовой среды, возникает электрическая дуга между противоположными электродами. ЛДС начинает светиться ровным светом.
В дальнейшем подсоединенный в линию дроссель обеспечивает низкий уровень силы тока, протекающего через электроды.
Дроссель, подключенный в цепь переменного тока, работает как индуктивное сопротивление, снижая до 30 % коэффициент полезного действия светильника.
Внимание! С целью уменьшения потерь энергии в схему включают компенсирующий конденсатор, без него светильник будет работать, но электропотребление увеличится
Схема с ЭПРА
Внимание! В рознице ЭПРА часто встречаются под наименованием электронный балласт. Название драйвер продавцы применяют для обозначения блоков питания для светодиодных лент
Внешний вид и устройство электронного балласта, предназначенного для включения двух ламп, мощностью 36 ватт каждая.
В схемах с ЭПРА физические процессы остаются прежними. В некоторых моделях предусмотрено предварительное нагревание электродов, что увеличивает срок службы лампы.
На рисунке показан внешний вид ЭПРА для различных по мощности устройств.
Размеры позволяют разместить ЭПРА даже в цоколе Е27.
Компактные ЭСЛ – один из видов люминесцентных могут иметь цоколь g23.
На рисунке представлена упрощенная функциональная схема ЭПРА.
Минусы ЭПРА:
Достоинств довольно много, но насчет надежности до сих пор не существует однозначного мнения. Возможно, что из-за низкого качества получаемой электроэнергии от электростанций в России, они выходят из строя чаще.
Поэтому и по настоящее время монтажники предпочитают дроссели, которые и стоят раза в 3 дешевле. Но есть и столько же положительных отзывов. Кроме того, электронные аппараты относительно ЭмПРА стоят значительно дороже. Этот недостаток в большей степени и влияет на выбор.
В любом случае, что предпочесть — решать только вам. Лично я рекомендую вам потратить чуть больше и выбрать ЭПРА с теплым пуском от известных производителей. Эти затраты окупят себя.
Если есть время и желание увидеть наглядно тесты, то предлагаю вам посмотреть короткое видео на 3 минуты:
Варианты схем подключения
Схему подключения люминесцентной лампы через электромагнитное пускорегулирующее устройство мы рассмотрели. Она стандартная и без вариаций. Обычно дополняется конденсатором, подключаемым параллельно светильнику. Он служит для снижения реактивной мощности, которую потребляет любая реактивная нагрузка, в том числе дроссель.
К одному дросселю можно подключить две люминесцентные лампы. При этом необходимо выполнить следующие условия:
- ЛЛ имеют одинаковую мощность.
- Мощность балласта равна сумме мощностей ЛЛ.
- ЛЛ рассчитаны на рабочее напряжение 110 В (при питании от сети 220 В).
- Стартеры рассчитаны на рабочее напряжение 110 В.
Схема подключения двух ламп к одному дросселю выглядит так (мощности дросселя 36 W и ламп 2х18 W условные):
Важно! Для эффективной компенсации реактивной мощности необходимо подобрать конденсатор соответствующей емкости. Она зависит от мощности светильника
К примеру, для лампы 18 Вт необходим конденсатор емкостью 4.5 мкФ. В светильник с лампой 60 Вт устанавливается емкость 7 мкФ. Конденсаторы должны быть неполярными и рассчитаны на рабочее напряжение не ниже 400 В. Обычно используют бумажные конденсаторы МБГО и МГП.
Поскольку электронный балласт, как правило, имеет в составе пусковое устройство, подключить к нему ЛЛ проще. Для сборки светильника понадобятся лишь провода. Самый простой пример – одна лампа, один ЭПРА.
Существуют балласты, работающие с несколькими лампами. Для примера ниже приведены схемы подключения ЭПРА на 2 ЛЛ.
Схема подключения балласта, рассчитанного на работу с четырьмя ЛЛ, выглядит так:
Универсальные приборы в зависимости от схемы включения могут работать с произвольным количеством ЛЛ разной мощности.
ЭмПРА
Поскольку изначально мы говорили о дросселе (нередко его еще называют электромагнитным балластом), начнем с электромагнитного пускорегулирующего аппарата – ЭмПРА. Строго говоря, дроссель – не совсем ЭмПРА. Важная его часть — да, но не единственная. Но все по порядку. Начнем с дросселя. По сути, это обычная катушка индуктивности. Одно из основных свойств любой катушки – способность оказывать электрическое сопротивление переменному току. Таким образом, включив дроссель последовательно с лампой, можно ограничить ее ток до нормальных величин.
Электромагнитные дроссели для люминесцентных лампы
Теперь пуск. Здесь кроме дросселя необходим еще один элемент – стартер. Кратенько коснемся его конструкции и принципа работы.
Конструкция стартера
Прибор представляет собой газосветную (неоновую) лампу 3, в которую впаяны электроды 2 и 1. Первый — просто электрод, а второй выполнен в виде изогнутой биметаллической пластины. Как только в лампе появится тлеющий разряд, электроды начнут нагреваться и, в конце концов, тот, который выполнен из биметалла, разогнется и замкнется с неподвижным. Разряд прекратится, электроды через некоторое время остынут, контакт разорвется. Конденсатор 4 – искрогасящий. А теперь пора посмотреть, как такая схема будет работать.
Схема подключения люминесцентной лампы к ЭмПРА
При включении питания напряжение проходит через дроссель и поступает на электроды люминесцентной лампы. Сопротивление ее газового промежутка велико, разряда не происходит. Пройдя по спиралям электродов, напряжение прикладывается к стартеру. Порог поджигания его неоновой лампы порядка 180 В, поэтому она зажигается и тлеющий разряд начинает подогревать биметаллический электрод.
Через некоторое время контакты стартера замыкаются накоротко, разряд в неоновой лампочке гаснет, а через спирали ЛЛ начинает течь ток, разогревая их. Времени на этот процесс отведено немного (пока не остынет биметаллическая пластина стартера), но вполне достаточно для качественного их разогрева (примерно до 700 градусов Цельсия).
Как только биметаллическая пластина остынет, контакты стартера разомкнутся, и к электродам ЛЛ будет приложено полное напряжение сети. Одновременно в момент размыкания контактов стартера из-за разрыва цепи за счет самоиндукции дроссель создает короткий высоковольтный (до киловольта) импульс напряжения, поджигающий ЛЛ.
Лампа загорается, сопротивление ее газового промежутка падает и в действие включается дроссель, ограничивающий ток в цепи в пределах рабочего. После этого стартер в работе не участвует, поскольку на электродах работающей ЛЛ, а значит, и на его выводах напряжение гораздо ниже порога срабатывания его неоновой лампы.
Интересно отметить, что после пуска ЛЛ ее спиральные электроды остывают не полностью. Под воздействием тлеющего разряда в трубке на них образуется раскаленная область — так называемое катодное пятно, которое на фото ниже помечено стрелкой.
Катодное пятно видно невооруженным глазом
Теперь пару слов о конденсаторе С1. Поскольку дроссель является индуктивностью, на нем рассеивается большая реактивная мощность, причем попусту, просто грея прибор. Конденсатор С1, который называют компенсационным, частично устраняет эту проблему, увеличивая коэффициент мощности (грубо говоря КПД) дросселя.
Ремонт ЭПРА
Если модуль ЭПРА вышел из строя, то для его ремонта потребуются определенные знания электроники и умение пользоваться мультиметром. Если базовых знаний электроники нет, то лучше всего просто произвести замену блока целиком, либо отдать в мастерскую на ремонт. Чтобы рассмотреть подробности ремонта ЭПРА не хватит многотомника.
Поиск неисправности необходимо начинать с осмотра платы. Неисправные электронные элементы имеют характерную черному. Корпуса деталей могут почернеть, а на плате будет заметно темное пятно. Обязательно нужно просмотреть и токоведущие дорожки.
Как и любом ремонте, часто, перегоревший элемент – это не причина, а следствие.
Инструментальную диагностику начинаем с проверки предохранителя. Как правило на плате он обозначается латинской буквой F и цифрой – порядковым номером.
Прозвонка элементов ЭПРА с помощью мультиметра
При ремонте балласта для люминесцентных источников света обратите внимание на электролитические конденсаторы. Если конденсатор деформирован – вздулся, он подлежит замене
Здесь важно использовать конденсатор с напряжением не ниже того, который был установлен. Больше – можно, меньше – нет
Емкость не желательно менять. Обязательно соблюсти полярность. Неправильная полярность – основная причина взрыва конденсатора.
Далее стоит произвести прозвонку полупроводников. Диоды не должны быть в пробое – при любой полярности щупов мультиметра Вы не должны слышать писк. Тоже касается и униполярных транзисторов. Затвор, исток, сток не должны прозваниваться накоротко в любых позициях.
Большинство мастеров сервисных центров предпочитают не браться за ремонт схемы пускателя. Да и потребителю могут выставить счет на сумму большую, чем стоит новый аппарат. Мастера считают, что при выходе более одного компонента на плате, ремонт считается экономически нецелесообразным.
