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

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.

Схема балласта на 36 Вт

Балласт электронный (схема 2х36) для ламп на 36 Вт имеет расширительный трансивер. Подключение устройства происходит через переходник. Если говорить про показатели балластов, то номинальное напряжение равняется 200 Вт. Изоляторы для устройств подходят низкой проводимости.

Также схема электронного балласта 36W включает в себя конденсаторы емкостью от 4 пФ. Тиристоры довольно часто устанавливаются за фильтрами. Для управления рабочей частотой имеются регуляторы. У многих моделей используется два выпрямителя. Рабочая частота у балластов данного типа максимум равняется 55 Гц. При этом перегрузка может сильно возрастать.

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.

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

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.

Самые распространенные причины неисправностей ЛЛ с электромагнитным балластом

Выделяют следующие проблемы:

Отказ стартера. Признаки: светильник не включается, колба светится только по краям, светится стартер, но лампа не запускается, ЛЛ мигает стробоскопом. Решение: замена. На заметку! Проверить стартер на работоспособность можно с помощью обыкновенной лампы накаливания с патроном. Подключите один провод от патрона в розетку, а другой через стартер. С исправным стартером лампа «Ильича» должна работать. См. рисунок ниже.
Отказ ЛЛ. Признаки: черные края колбы, мигание ЛЛ стробоскопом, слабое свечение, светильник не работает. Решение: замена. Совет! Часто дешевые светильники не включаются из-за потери контакта в ламподержателях. Из-за высокой температуры они плавятся. Поэтому можно отделаться лишь заменой гнезда или восстановлением контакта с лампой/стартером.
Отказ дросселя. Признаки: сразу бросаются в глаза почернение обмотки и расплавленные клеммы. Проверить состояние дросселя своими руками можно с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления. У исправного оно составляет 30-40 Ом. Если мультиметр показывает меньше, дроссель закорочен, и его лучше заменить.

Устройства высокого КПД

Электронный балласт (схема подключения показана ниже) имеет один транзистор с выходом на обкладку. Пороговое напряжение элемента равняется 230 В. Для перегрузок используется компаратор, который работает на низких частотах. Данные устройства хорошо подходят для ламп мощностью до 25 Вт. Стабилизаторы довольно часто применяются с переменными транзисторами.

Во многих схемах используются преобразователи, и рабочая частота у них равняется 40 Гц. Однако она может повышаться при возрастании перегрузок. Также стоит отметить, что у балластов используются динисторы для выпрямления напряжения. Регуляторы часто устанавливаются за трансиверами. Операционные налоги выдают частоту не более 30 Гц.

Причины неисправностей

Люминесцентная лампа может не работать из-за разных поломок. Чаще всего это происходит из-за трещин в местах пайки на плате. Когда светильник включается, он начинает греться, и происходит остывание блока ЭПРА. Перепады температуры приводят к обрыву схемы.

Электронные элементы чаще всего выходят из строя из-за скачков напряжения. Первым страдает транзистор. Установка предохранителей цепи не спасает от возможных поломок, поэтому люминесцентные лампы лучше не включать в плохую погоду. В некоторых случаях дело может быть в неправильно проведенной схеме подключения к лампе.

Оптимальная модель — это аппарат с защитой от нестандартных режимов работы источников света и от их деактивации

При выборе конкретного устройства стоит обратить внимание на допустимые погодные условия

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:

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

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.

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.

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.

Функции пускорегулирующей аппаратуры

Многие лампы дневного света до сих пор работают с электромагнитной пускорегулирующей аппаратурой – ЭмПРА, она же балласт. Простейшее устройство этого типа является обычным индуктивным сопротивлением, в состав входит металлический сердечник с намотанным на него медным проводом. Такая конструкция вызывает заметную потерю мощности, сопровождающуюся выделением большого количества теплоты.

Самая простая и дешевая – схема ЭмПРА со стартером. Ее работа осуществляется следующим образом. После включения питания, напряжение через обмотку дросселя и вольфрамовые нити поступает на электроды стартера. Сам стартер представляет собой небольшую колбу, наполненную газом. Под действием напряжения происходит образование тлеющего разряда. Начинается свечение инертного газа и его одновременный нагрев. Это приводит к включению контактов биметаллического датчика и образованию в цепи замкнутого контура, обеспечивающего нагрев нити самой лампы. Затем начинается процесс термоэлектронной эмиссии.

На электродах стартера напряжение падает, уменьшается и разряд с одновременным понижением температуры. Контакты биметаллической пластины размыкаются, и подача тока прекращается. В работу включается дроссель, в котором образуется ЭДС самоиндукции. За счет этого между нитями накала возникает кратковременный разряд, достигающий нескольких тысяч вольт. Он пробивает среду инертного газа с ртутными парами, что приводит к появлению дуги, испускающей свет. В этот период стартер уже не работает, а дроссель за счет индуктивного сопротивления выполняет функцию ограничения тока, чтобы избежать перегорания элементов схемы.

В настоящее время появилась электронная пускорегулирующая аппаратура – ЭПРА, которая стала более совершенной и работоспособной. Данные устройства монтируются непосредственно в осветительные приборы, поскольку являются компактными и занимают очень мало места. Срок эксплуатации ламп с такой аппаратурой существенно увеличился. Свет стал более ровным и качественным, в нем полностью отсутствуют мерцания, пагубно влияющие на зрение.

Электроды разогреваются очень быстро, буквально за доли секунды, после чего наступает плавное включение освещения. Так же легко светильники включаются и при низких температурах. Розжиг осуществляется под действием импульса высокого напряжения, затем начинается ровное горение при постоянной повышенном напряжении.

Основой схемы ЭПРА служит двухтактный преобразователь напряжения, которые может иметь полумостовую или мостовую конструкцию. В большинстве случаев используется первый вариант, в котором напряжение выпрямляется диодным мостом, после чего его сглаживает конденсатор до значения постоянного напряжения. Высокая частота создается полумостовым инвертором.

Также в схеме имеется трансформатор с тремя обмотками: основная подает напряжение к лампе, а две дополнительные выполняют открытие ключей на транзисторах.

Принцип работы электронного ПРА для светодиодных светильников

ЭПРА для светодиодных панелей LP-02 С момента запуска светодиодного светильника работа этого элемента состоит из нескольких этапов:

Этап разогрева. Именно эта часть работы детали делает включение освещения практически мгновенным, без изъянов в виде миганий. Также благодаря этому этапу запуск может происходить при пониженных температурах и срок использования значительно увеличивается.
Собственно включение светодиодного светильника.
Стабильное освещение на всем сроке работы до выключения ввиду отсутствия необходимости работы светильника. Светодиодам требуется определенное напряжение, которое и поддерживает ЭПРА.

Разновидности

Первоначально в качестве ПРА для люминесцентной лампы использовались электромагнитные дроссели (балласты) со стартерами. Этот комплект назывался электромагнитным пускорегулирующим аппаратом – ЭмПРА. Позже появились электронные аналоги ЭмПРА на транзисторах и микросхемах, выполняющие ту же функцию. Они получили название ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат), или просто «электронный балласт». Рассмотрим конструкцию и принцип работы этих пускорегулирующих устройств.

Нередко под ЭмПРА подразумевают только электромагнитный дроссель, что не совсем верно. ЭмПРА – это дроссель и стартер – два отдельных узла.

Электромагнитный

ЭмПРА – это обычный дроссель – катушка, намотанная на магнитопроводе, и газоразрядная малогабаритная лампочка со встроенными биметаллическими контактами (рабочими электродами).

Рассмотрим процессы, происходящие в светильнике с ЭмПРА. При включении в колбе стартера зажигается разряд, который нагревает электроды из биметалла. В результате электроды замыкаются и подключают к питающей сети через дроссель спирали электродов ЛЛ. При этом тлеющий разряд в колбе лампочки-стартера гаснет.

Спирали люминесцентной лампы разогреваются, их способность испускать электроны многократно увеличивается. После остывания контактов стартера они размыкаются. В результате на электродах ЛЛ появляется импульс высокого (до 1 кВ) напряжения, создаваемого самоиндукцией дросселя.

На схеме буквами обозначены:

А – люминесцентная лампа.
В – сеть переменного тока.
С – стартер.
D – биметаллические электроды.
Е – искрогасящий конденсатор.
F – нити накала катодов.
G – электромагнитный дроссель (балласт).

Высокое напряжение пробивает газовый промежуток. В колбе ЛЛ начинается разряд. При этом ртуть переходит в парообразное состояние, сопротивление газового промежутка резко падает. Чтобы разряд не перешел в неуправляемый дуговой, ток через лампу ограничивается дросселем с большим индуктивным сопротивлением. Поэтому его называют балластом.

Электронный

Внешне электронный балласт для люминесцентных ламп похож на электромагнитный. У него серьезные конструктивные отличия и другой принцип работы.

Как видно на фото, в электронном балласте много радиоэлементов. Рассмотрим типовую структурную схему ЭПРА и узнаем, как он работает.

Переменное сетевое напряжение проходит через фильтр электромагнитных помех, выпрямляется, сглаживается и подается на инвертор. Задача инвертора – обеспечить напряжение для работы ЛЛ. Сформированное инвертором напряжение через схему ограничения тока (балласт) подается на лампу. Схема запуска служит только для пуска ЛЛ. После выполнения своей функции в дальнейшей работе она не участвует.

Узлы инвертора, балласта и пуска на структурной схеме разделены условно. Часто функции балласта выполняет инвертор, дополнительно являющийся стабилизатором тока. В некоторых схемах он играет роль стартера, самостоятельно принимая решение о подогреве спиралей лампы и о подаче на них запускающего высоковольтного импульса.

Более простые схемы запуска представляют собой обычный конденсатор, образующий со спиралями и выходными дросселями колебательный контур. Последний настроен на частоту работы инвертора. Возникающий при погашенной лампе резонанс повышает напряжение на электродах лампы до единиц и даже десятков киловольт и зажигает разряд в колбе без предварительного подогрева спиралей (холодный пуск).

Что даёт такая схема? Прежде всего, мерцание. Обычный электромагнитный дроссель питает лампу переменным током частотой 50 Гц. Люминофор имеет малую инерционность и в промежутках между полуволнами заметно теряет яркость свечения. В результате люминесцентная лампа заметно мерцает. Это плохо для зрения.

Особенно заметно мерцание на изношенных лампах, люминофор которых теряет свойства инерционности.

Инвертор, питающий ЛЛ, работает на частотах десятка и даже сотни кГц. При этом инерционности люминофора достаточно, чтобы «переждать» паузы между питающими импульсами без заметной потери яркости. То есть благодаря ЭПРА у люминесцентной лампы малый коэффициент пульсаций.

Далее электронная схема обеспечивает стабильным питанием лампу, даже если сетевое напряжение отличается от номинального. К примеру, ЭПРА POSVET (фото см. выше) позволяет работать ЛЛ при напряжении в сети от 195 до 242 В. У лампы, подключённой через ЭмПРА, при таких напряжениях либо сократится срок эксплуатации, либо она не запустится.

Как проверить дроссель ПРА без мультиметра

Без специальных измерительных приборов о неисправности ПРА может свидетельствовать эффект огненной змейки. Вы визуально сможете наблюдать ее внутри лампы.

О чем это говорит? А говорит это в первую очередь о том, что есть превышение максимально допустимого тока. Из-за чего заряд потерял стабильность.

Также может наблюдаться неустойчивое свечение или мерцание лампы. При поломке балласта, светильник не загорится с первого раза.

В результате, стартер будет постоянно запускаться и отключаться, запускаться и отключаться. От таких частых пусков, возле спиралей на концах лампы появляются почернения.

Еще один способ проверки без измерительных приборов и мультиметра – контрольная лампочка. Мощность ее должна быть примерно такой же, как и мощность самого дросселя.

Подключаете ее последовательно по следующей схеме с ПРА и смотрите как она светит.

если не горит совсем – в балласте обрыв, дроссель неисправен

горит ярко – в балласте межвитковое короткое замыкание

моргает или светит в половину накала – дроссель исправен