Устройство и виды электронного балласта для люминесцентных ламп

Люминесцентная лампочка представляет собой стеклянную колбу, заполненную инертным газом с добавлением незначительного количества ртути. На трубке присутствуют электроды, подающие напряжение определенной величины. Формируемое электрическое поле провоцирует появление разряда и, как следствие, тока.

Продуцируемое голубоватое свечение практически неощутимо для человека, поскольку относится к невидимому цветовому диапазону. Издаваемое ультрафиолетовое излучение попадает на покрытие лампы, содержащее соединения фосфора. В результате формируются лучи, находящиеся в видимой части спектра.

При включении люминесцентной лампы наблюдается лавинообразное увеличение тока, что провоцирует снижение сопротивления. Поэтому присоединить такого потребителя напрямую к сети невозможно. Для эффективной и длительной работы лампочки необходимо предупредить перегрев электродов. Для этого используется балластник или дроссель. Он продуцирует дополнительную нагрузку, когда ее не хватает в сети, что ограничивает величину тока.

Разновидности и принцип функционирования

Главная функция ЭПРА заключается в преобразовании переменного тока в постоянный. По-другому электронный балласт для газоразрядных ламп называется еще и высокочастотным инвертором. Один из плюсов таких приборов – компактность и, соответственно, небольшой вес, что дополнительно упрощает работу люминесцентных источников света. А еще ЭПРА не создает шум при работе.

Балласт электронного типа после подключения к источнику питания обеспечивает выпрямление тока и подогрев электродов. Чтобы люминесцентная лампа зажглась, подается напряжение определенной величины. Настройка тока происходит в автоматическом режиме, что реализуется посредством специального регулятора.

Такая возможность исключает вероятность появления мерцания. Последний этап – происходит высоковольтный импульс. Поджиг люминесцентной лампы осуществляется за 1,7 с. Если при запуске источника света имеет место сбой, тело накала моментально выходит из строя (перегорает). Тогда можно попытаться сделать ремонт своими руками, для чего требуется вскрыть корпус. Схема электронного балласта выглядит так:

Основные элементы ЭПРА люминесцентной лампы: фильтры; непосредственно сам выпрямитель; преобразователь; дроссель. Схема обеспечивает еще и защиту от скачков напряжения питающего источника, что исключает необходимость ремонта по данной причине. А, кроме того, балласт для газоразрядных ламп реализует функцию коррекции коэффициента мощности.

По целевому назначению встречаются следующие виды ЭПРА:

  • для линейных ламп;
  • балласт, встроенный в конструкцию компактных люминесцентных источников света.

ЭПРА для люминесцентных ламп подразделяются на группы, отличные по функциональности: аналоговые; цифровые; стандартные.

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.

Принцип работы балласта

На данный момент существуют два типа дросселей: электрический и электромагнитный. Оба вида имеют идентичное назначение и различаются перечнем достоинств и недостатков, а также тем, в какие ПРА они вставляются. При этом они имеют схожий принцип работы. Рассмотрим принцип работы электромагнитного дросселя. Он имеет следующую схему подключения.

Схема подключения электромагнитного дросселя

Схема расшифровывается следующим образом:

  • EL – люминесцентная лампа;
  • SF – стартер;
  • LL – электромагнитный балласт (дроссельное устройство);
  • 1 и 2 — спирали лампы;
  • C – конденсатор.

Теперь можно рассмотреть принцип работы данного типа устройства:

  • в момент подключения к сети через LL и спираль 1 проходит, а также SF начинает проходить ток. Его сила равна 40-50 мА;
  • в колбе SF ионизируется инертный газ, в результате чего сила тока повышается и разогревается биметаллические контакты;
  • далее электроды SF замыкаются. Это приводит к повышению силы тока до 600 мА. После этого его рост ограничивает LL;
  • далее происходит разогрев обеих спиралей и в газовой смеси образуется разряд;
  • таким образом создается ультрафиолетовое излучение, попадающее на внутренний слой люминофора.

В итоге лампочка начинает светиться. В связи с этим можно заключить, что дроссели в таких устройствах имеют следующий принцип работы – осуществляют на 90 градусов сдвиг фазы перепоенного тока. В результате они поддерживают необходимый уровень тока в электросхеме.
Такой принцип работы характерен для люминесцентных светильников уличного и внутреннего типа освещения.

Включение люминесцентных светильников

Есть три основных вида пусковых устройств ЛДС.

С помощью стартёра и дросселя

При такой схеме включения нити накала соединяются последовательно со стартёром и баластником. Другое название электромагнитного баластника – дроссель. Это катушка индуктивности, ограничивающая ток через светильник.

При включении светильника стартёр подключает вольфрамовые спирали последовательно с дросселем. При их нагреве происходит эмиссия электронов, что облегчает появление между электродами разряда. Периодически стартёр разрывает цепь и, если в это время происходит запуск лампочки, то напряжение между электродами падает, и он больше не включается. Если же разряд не возникает, то стартёр снова замыкает цепь, и процесс зажигания повторяется.

Недостатки этой схемы:

  • длительное время запуска, особенно зимой в неотапливаемых помещениях;
  • дроссель гудит при работе;
  • свет мерцает с частотой 100Гц, что незаметно глазу, но может вызвать головную боль.

Интересно. Для уменьшения мерцания в светильниках из двух ламп одна из них включается через конденсатор. При этом колебания света в них не совпадают, что благоприятно влияет на освещённость в помещении.

Умножитель напряжения

Для работы таких светильников раньше использовались самодельные умножители напряжения. Роль токоограничивающего баласта в этой схеме играют конденсаторы С3 и С4, а С1 и С2 создают высокое напряжение, необходимое для появления внутри трубки разряда.

Высоковольтный разряд зажигает ЛДС сразу, но мерцание такого светильника сильнее, чем в схеме со стартёром и дросселем.

Интересно. Умножитель напряжения позволяет использовать колбы с перегоревшими вольфрамовыми спиралями.

Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА)

Электронный балласт для люминесцентных ламп – это преобразователь напряжения, зажигающий и питающий лампу во время работы. Вариантов реализации таких устройств много, но собраны они по одной блок-схеме. В некоторых конструкциях добавляется регулировка яркости.

Запуск светильников с ЭПРА производится двумя способами:

  • Перед включением нити накала разогреваются, из-за чего запуск откладывается на 1-2 секунды. Яркость света может нарастать постепенно или сразу включаться на полную мощность;
  • Зажигание лампы производится при помощи колебательного контура, который входит в резонанс с колбой. При этом происходит постепенное повышение напряжения и разогрев нитей накала.

Такие устройства обладают рядом достоинств:

  • питание светильника осуществляется напряжением высокой частоты, что устраняет мерцание света;
  • компактность, что позволяет уменьшить габариты светильника;
  • быстрое, но плавное включение, продлевающее срок службы лампы;
  • отсутствие шума и нагрева при работе;
  • высокий КПД – до 95%;
  • встроенные защиты от короткого замыкания.
Читайте также  Столик в гараж

Электронные ПРА изготавливаются на 1, 2 или на 4 лампы.

Виды балласта

Наибольшее распространение получили электромагнитная и электронная реализация балласта. Расскажем подробно о каждой из них.

Электромагнитная реализация

В этом варианте работа основывается на индуктивном сопротивлении дросселя (он подключается последовательно лампе). Вторым необходимым элементом является стартер, регулирующий процесс, необходимый для «зажигания». Этот элемент представляет собой компактных размеров лампу, относящуюся к категории газоразрядных. Внутри ее колбы имеются электроды, изготовленные из биметалла (допускается один из них делать биметаллическим). Подключают стартер в параллель к лампе. Ниже показаны два варианта ПРА.

Индуктивно-емкостная (1) и индуктивная реализация (2)

Работа осуществляется по следующему принципу:

  • при поступлении напряжения внутри лампы стартера производится разряд, что приводит к разогреву биметаллических электродов, в следствие чего они замыкаются;
  • замыкание электродов стартера приводит к возрастанию рабочего тока в несколько раз, поскольку его ограничивает лишь внутренне сопротивление катушки дросселя;
  • в следствие повышения уровня рабочего тока лампы, разогреваются ее электроды;
  • стартер остывает, и его электроды из биметалла размыкаются;
  • размыкание цепи стартером приводит к возникновению в катушке индуктивности импульса высокого напряжения, благодаря которому происходит разряд внутри колбы источника, что приводит к его «зажиганию».

После перехода осветительного прибора в штатный режим работы, напряжение на нем и стартере будет меньше сетевого примерно в половину, что недостаточно для срабатывания последнего. То есть он будет находиться в разомкнутом состоянии и не оказывать влияние на дальнейшую работу осветительного устройства.

Такой тип балласта отличается простотой реализацией и низкой стоимостью. Но не следует забывать о том, что данный вариант пускорегулирующих устройств обладает рядом недостатков, таких как:

  • на «зажигание» уходит от одной до трех секунд, причем, в ходе эксплуатации это время будет неуклонно расти;
  • источники с электромагнитным балластом мерцают в процессе работы, что вызывает усталость глаз и может стать причиной головной боли;
  • расход электроэнергии у электромагнитных устройств значительно выше, чем у электронных аналогов;
  • в процессе работы дросселем издается характерный шум.

Эти и другие недостатки электромагнитных пусковых устройств для ЛДС привели к тому, что в настоящее время такие ПРА практически не применяются. Им на смену пришли «цифровые» и аналоговые ЭПРА.

Электронная реализация

Балласт электронного типа, по своей сути, является преобразователем напряжения, при помощи которого осуществляется питание ЛДС. Изображение такого устройства показано на картинке.

Фото электронного устройства для подключения двух ЛДС

Существует множество вариантов реализации электронных балластов. Можно представить характерную для многих устройств этого типа общую блок- схему, которая за небольшими исключениями, используется во всех ЭПРА. Ее изображение представлено на рисунке.

Блок-схема типичной реализации ЭПРА

Многие производители добавляют в устройство блок коррекции коэффициента мощности, а также схему управления яркостью.

Существует два наиболее распространенных способа запуска источников, представляющих собой ЛДС, при помощи электронной реализации балласта:

  1. перед подачей на катоды ЛДС зажигающего потенциала их предварительно подвергают разогреванию. Благодаря высокой частоте поступающего напряжения, достигается две задачи: существенное увеличение КПД и устраняется мерцание. Заметим, что в зависимости от конструкции балласта, зажигание может быть моментальным или постепенным (то есть яркость источника будет постепенно нарастать);
  2. комбинированный метод, он характерен тем, что в процессе «зажигания» принимает участие колебательный контур, который должен войти в резонанс до того, как в колбе ЛДС произойдет разряд. Во время резонанса происходит повышение напряжения, поступающего на катоды, а рост тока обеспечивает их подогрев.

В большинстве случаев при комбинированном методе запуска схема реализована таким образом, что нить накала катода ЛДС (после последовательного подключения через емкость) представляет собой часть контура. Когда происходит разряд в газовой среде люминесцентного источника, это приводит к изменению параметров колебательного контура. В результате он выходит из состояния резонанса. Соответственно, происходит падение напряжения до штатного режима. Пример схемы такого устройства показан на рисунке.

Схема простой электронной реализации баланса для ЛДС мощностью 18Вт

В данной схеме автогенератор построен на двух транзисторах. На ЛДС поступает питание с обмотки 1-1 (которая является повышающей у трансформатора Тр). При этом такие элементы как емкость С4 и дроссель L1 являются последовательным колебательным контуром, с резонансной частотой, отличной от генерируемой автогенератором. Подобные схемы электронного балласта широко распространены во многих бюджетных настольных светильниках.

Видео: как сделать балласт для ламп

Говоря об электронном балласте, нельзя не упомянуть про компактные ЛДС, которые рассчитаны под стандартные патроны Е27 и Е14. В таких устройствах балласт встроен в общую конструкцию.

Установленный внутри источника электронный балласт

В качестве примера реализации ниже показана схема балласта энергосберегающей ЛДС Osram мощностью 21Вт.

Схема балласта для компактной ЛДС Osram

Необходимо заметить, что в связи с особенностями конструкции, к электронным элементам таких устройств предъявляются серьезные требования. В продукции неизвестных изготовителей, может использоваться более простая элементная база, что становится частой причиной выхода компактных ЛДС из строя.

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Перейти на страницу:

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение Metal » 04 сен 2010, 11:29

интересует принцип работы ЛЛ Т4, Т5, Т8, их различия.
какие им нужны ЭПРА?
говорят, что дорогие ЭПРА для Т5 просто развод на деньги и они будут и от обычных дешевых ЭПРА запускаться.

кстати, я вчера купил Т4 на 28вт и попробовал их подключить к ЭПРА от Т8 на 30вт, все работает. ЭПРА китайские за 110р.

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение Roman » 04 сен 2010, 11:45

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение Nikolaykz » 04 сен 2010, 13:07

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение Metal » 04 сен 2010, 15:23

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение Nikolaykz » 04 сен 2010, 16:06

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение greblin » 05 сен 2010, 00:12

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение Roman » 05 сен 2010, 00:23

Я правильно понимаю, что любые ЛЛ (т5, т4, т8) можно зажигать любыми пускателями (для т5, т8) соответствующей ваттности. Они будут гореть, не будут мерцать, просто уменьшится срок службы?

Это касается только ЭПРА. Верно?

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение greblin » 05 сен 2010, 00:25

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение Roman » 05 сен 2010, 00:32

Не будем тут касаться МГ, чтобы не путать народ.
Просто хочется вывести основные принципы работы с лампами.
Взаимозаменяемость ЭПРА мы уже выяснили.

Есть какие-то особенности уменьшения срока службы. т.е. например, когда смерть лампе придет раньше, когда т5 зажжена пускателем на т8, или когда т8 пускателем на т5. Или нет таких кретериев?

Читайте также  Стол для циркулярки

И как лучше зажигать, номинальная ваттность пускателя должна быть выше ваттности лампы или наоборот?

1. Есть например лампа т5 на 24 вт, есть пускатель для т5 на 21 и на 28 — каким лучше зажечь?
2. И будет ли она гореть от пускателя т8 на 20вт?
3. И можно ли её зажечь о пускателя т8 на 30 Вт?

ЛЛ, принцип их работы и балласты для них.

  • Цитата

Сообщение greblin » 05 сен 2010, 01:03

Да ,лампы от 18 вт до 35(можно и 40вт но снизится световой поток) ,ниже 18 вт не стоит нити накала вылетят очень быстро.
Т10,Т12 можно запускать пускателями Т8.
Т5 пускателями Т4.

Добавлено спустя 1 минуту 18 секунд:

Ваттность ламп должна быть либо меньше либо больше но не более 5-7 вт.

Добавлено спустя 6 минут 30 секунд:
Забыл добавить это касается китая и россии ,в дорогих моделях совершенно безразлично что подключено они сами определяют нагрузку там актуально все что ниже либо равно нагрузке написаной на эпра.

ЭПРА для компактных ЛДС

Сравнительно недавно стали широко использоваться в быту люминесцентные энергосберегающие лампы, адаптированные под стандартные патроны для простых ламп накаливания – Е27, Е14, Е40. В этих устройствах электронные балласты находятся внутри патрона, поэтому ремонт этих ЭПРА теоретически возможен, но на практике проще купить новую лампу.

На фото показан пример такой лампы марки OSRAM, мощностью 21 ватт. Следует заметить, что в настоящее время позиции этой инновационной технологии постепенно занимают аналогичные лампы со светодиодными источниками. Полупроводниковая технология, непрерывно совершенствуясь, позволяет быстрыми темпами достигнуть цены на ЛДС, стоимость которых остается практически неизменной.

Лампа OSRAM с цоколем E27

Электронный балласт

Все недостатки описанной выше схемы стимулировали изыскания. В результате была разработана схема электронного балласта. Она которая подает не сетевую частоту в 50Гц, а высокочастотные колебания (20-60 кГц), тем самым убирая очень неприятное для глаз мигание света.

Один из электронных балластов — ЭПРА

Выглядит электронный балласт как небольшой блок с выведенными клеммами. Внутри находится одна печатная плата, на которой собрана вся схема. Блок имеет небольшие габариты и монтируется в корпусе даже самого небольшого светильника. Параметры подобраны так, что пуск происходит быстро, бесшумно. Для работы больше никаких устройств не надо. Это так называемая безстартерная схема включения.

На каждом устройстве с обратной стороны нанесена схема. По ней сразу понятно, сколько ламп к нему подключается. Информация продублирована и в надписях. Указывается мощность ламп и их количество, а также технические характеристики устройства. Например, блок на фото выше обслуживать может только одну лампу. Схема ее подключения есть справа. Как видите, ничего сложного нет. Берете провода, соединяете проводниками с указанными контактами:

  • первый и второй контакты выхода блока подключаете к одной паре контактов лампы:
  • третий и четвертый подаете на другую пару;
  • ко входу подаете питание.

Все. Лампа работает. Ненамного сложнее схема включения двух люминесцентных ламп к ЭПРА (смотрите схему на фото ниже).

ЭПРА для двух ламп дневного света

Преимущества электронных балластников описаны в видео.

Такое же устройство вмонтировано в цоколь ламп дневного света со стандартными патронами, которые еще называют «экономлампами». Это аналогичный осветительный прибор, только сильно видоизмененный.

Это тоже люминесцентные лампы, только форма другая