Устройство и виды электронного балласта для люминесцентных ламп

Основные функции балласта

Основным конструктивным элементом люминесцентной лампы служит стеклянная трубка, заполненная внутри одним из инертных газов – аргоном, неоном или криптоном. К газовому наполнителю добавляется небольшое количество ртути. Концы трубки оборудованы металлическими электродами, через которые подается напряжение. Под действием электрического поля возникает пробой газовой среды, появляется тлеющий разряд и далее – электрический ток в цепи устройства. Газовый разряд начинает излучать свет бледно-голубых тонов, слабо видимый в обычном диапазоне.

Однако, действующий электрический разряд переводит значительную часть энергии в диапазон ультрафиолетового света, невидимого человеческим глазом. Попадая на люминофорное покрытие, нанесенное на стенки колбы, ультрафиолет превращается в видимое свечение, которое и является основным источником света.
Путем изменения химического состава покрытия можно получить различную цветовую гамму свечения. В большинстве ламп используются оттенки белого цвета, а для оформления декора или дизайна интерьера применяются любые другие цвета. Данное свойство дает несомненное преимущество перед обычными лампами накаливания.

После появления в газовой среде тока, происходит его дальнейший лавинообразный рост, в результате чего внутреннее сопротивление резко падает. В этот момент может наступить перегрев, и лампа выйдет из строя. Чтобы не допустить этого, осуществляется последовательное включение дополнительной нагрузки, ограничивающей величину тока. Именно она служит балластом, известным также под названием дросселя.

В люминесцентных схемах используется балласт электромагнитного и электронного типа. В первом случае используется классическая трансформаторная схема, состоящая из металлических пластин, медных проводов и других компонентов. Первоначальный запуск или поджиг выполняется пусковым устройством – стартером.

Второй вариант – электронный балласт для люминесцентной лампы, создан на базе электроники с использованием диодов, транзисторов, динисторов и микросхем. Данная схема выполняет и функцию пуска, в результате которого возникает тлеющий разряд. Таким образом, электронные устройства – ЭПРА получаются легкими и компактными, что во многом упрощает и всю конструкцию люминесцентной лампы.

Схема подключения, запуск

Пускорегулирующий аппарат подключается с одной стороны к источнику питания, с другой – к осветительному элементу. Нужно предусмотреть возможность установки и крепления ЭПРА. Подключение производится в соответствии с полярностью проводов. Если планируется установить две лампы через ПРА, используется вариант параллельного соединения.

Схема будет выглядеть следующим образом:

Группа газоразрядных люминесцентных ламп не может нормально работать без пускорегулирующего аппарата. Его электронный вариант конструкции обеспечивает мягкий, но одновременно с тем и практически мгновенный запуск источника света, что дополнительно продлевает срок его службы.

Поджиг и поддержание функционирования лампы осуществляется в три этапа: прогрев электродов, появление излучения в результате высоковольтного импульса, поддержание горения осуществляется посредством постоянной подачи напряжения небольшой величины.

Определение поломки и ремонтные работы

Если наблюдаются проблемы в работе газоразрядных ламп (мерцание, отсутствие свечения), можно самостоятельно сделать ремонт. Но сначала необходимо понять, в чем заключается проблема: в балласте или осветительном элементе. Чтобы проверить работоспособность ЭПРА, из светильников удаляется линейная лампочка, электроды замыкаются, и подсоединяется обычная лампа накаливания. Если она загорелась, проблема не в пускорегулирующем аппарате.

В противном же случае нужно искать причину поломки внутри балласта. Чтобы определить неисправность люминесцентных светильников, необходимо «прозвонить» все элементы по очереди. Начинать следует с предохранителя. Если один из узлов схемы вышел из строя, необходимо заменить его аналогом. Параметры можно увидеть на сгоревшем элементе. Ремонт балласта для газоразрядных ламп предполагает необходимость использования навыков владения паяльником.

Если с предохранителем все в порядке, далее следует проверить на исправность конденсатор и диоды, которые установлены в непосредственной близости к нему. Напряжение конденсатора не должно быть ниже определенного порога (для разных элементов эта величина разнится). Если все элементы ПРА в рабочем состоянии, без видимых повреждений и прозвон также ничего не дал, осталось проверить обмотку дросселя.

В некоторых случаях проще купить новую лампу. Это целесообразно сделать в случае, когда стоимость отдельных элементов выше ожидаемого предела или при отсутствии достаточных навыков в процессе пайки.

Ремонт компактных люминесцентных ламп выполняется по сходному принципу: сначала разбирается корпус; проверяются нити накала, определяется причина поломки на плате ПРА. Часто встречаются ситуации, когда балласт полностью исправен, а нити накаливания перегорели. Починку лампы в этом случае произвести сложно. Если в доме имеется еще один сломанный источник света сходной модели, но с неповрежденным телом накала, можно совместить два изделия в одно.

Таким образом, ЭПРА представляет группу усовершенствованных аппаратов, обеспечивающих эффективную работу люминесцентных ламп. Если было замечено мерцание источника света или он и вовсе не включается, проверка балласта и его последующий ремонт позволят продлить срок службы лампочки.

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).

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.

Самые распространенные причины неисправностей ЛЛ с электромагнитным балластом

Выделяют следующие проблемы:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Как проверить электронный балласт для люминесцентных ламп?

Если в темном помещении при включении источника света отмечается едва заметное свечение накаливающих нитей, то вероятен выход из строя электронного балластного устройства, а также пробой конденсатора.

Стандартная схема всех осветительных приборов практически идентична, но может иметь существенные отличия, поэтому на первом этапе проверки нужно определиться с типом электронного балласта.

Проверка балласта

Проверка начинается с демонтажа трубки, после чего требуется закоротить выводы с нитей накаливания и подключить традиционную лампу на 220В с низкими показателями мощности. Диагностика устройства в условиях профессиональной ремонтной мастерской осуществляется посредством осциллографа, генератора частоты и других необходимых измерительных приборов.

Самостоятельная проверка предполагает не только визуальный осмотр электронной платы, но также последовательный поиск и выявление вышедших из строя деталей.

Бюджетные балластные устройства характеризуются наличием быстро выходящих из строя конденсаторов на 400V и 250V.

Назначение и устройство ЭПРА

В настоящее время устаревшую аппаратуру сменили ЭПРА для люминесцентных ламп, представляющие собой электронные пускорегулирующие устройства. Они обеспечивают мгновенное включение лампы, могут работать практически с любым питающим напряжением, у них отсутствуют недостатки, характерные для старой ПРА. Люминесцентные лампы относятся к типу газоразрядных источников света. Стандартная конструкция включает в себя стеклянную трубку, наполненную инертным газом и ртутными парами, а также электроды в виде спиралей, расположенные по краям. Здесь же расположены контактные выводы, по которым поступает электрический ток.

Принцип действия таких ламп заключается в люминесценции газов, когда по ним проходит электроток. Обычного тока между электродами недостаточно, для того чтобы образовался тлеющий разряд. Поэтому спирали вначале разогреваются током, пропущенным через них, а затем происходит подача импульса с напряжением 600 В и выше.
В результате, с разогретых спиралей начинается эмитация электронов, которые совместно с высоким напряжением образуют тлеющий разряд. В дальнейшем ток и напряжение должны поддерживаться на определенном уровне, обеспечивающем нормальное функционирование лампы. По такому же принципу работают компактные или энергосберегающие люминесцентные лампы. Они отличаются от стандартных изделий только размерами и формами.

Питание всех типов ламп осуществляется через пускорегулирующий аппарат, называемый также балластом. В старых изделиях применялся электромагнитный балласт или ЭмПРА. В его конструкцию входили дроссель и стартер. Данные устройства обладали низким КПД, световой поток получался пульсирующий, сопровождаемый сильным гудением. Во время работы в сети возникали серьезные помехи. В связи с этим, производители постепенно отказались от ЭмПРА и перешли на более современные и удобные электронные устройства (ЭПРА).
Конструкция электронной пускорегулирующей аппаратуры выполнена в виде платы с расположенным на ней высокочастотным преобразователем. В данных устройствах отсутствуют недостатки, характерные для ЭмПРА, поэтому работа лампы стала более устойчивой. Она обеспечивает выдачу увеличенного светового потока и служит значительно дольше.

Стандартная схема электронного балласта включает в себя следующие детали:

• Диодный мост;
• Генератор высокой частоты на основе полумостового преобразователя. В более дорогих изделиях используется ШИМ-контроллер;
• Динистор DB3, применяемый в качестве пускового порогового элемента и рассчитанный на напряжение 30 вольт;
• Силовая LC-цепь для розжига тлеющего разряда.

Схема включения люминисцентной лампы без подогрева электродов (instant start)

Эта схема стала использоваться в последнее время. В ней
зажигаение лампы производится подачей высоковольтного импульса на электроды лампы.
В этой схеме используется специальный балласт. который может быть рассчитан на
несколько ламп.

Отличительной внешней особенностью подобных ламп и балласта
является наличие только одного электрода с каждой стороны лампы, вместо двух.

Достоинством такой схемы включения является меньшее потребление
мощности балластом (1-2 на лампу) по сравнению с другими магнитными балластами,
возможность независимого параллельного включения ламп (обычно в схеме с preheat,
rapid start балластами выход одной лампы из строя приводит к тому, что остальные
перестают гореть), возможностью более удаленной установки балласта от лампы (для
preheat, rapid start обычно длина провода от балласта до лампы не должна превышать
метр, хотя есть и специальные балласты)

Причина поломок ламп с электронным балластом, а также их ремонт

Да, ничего вечного не бывает. Ломаются и они. А вот ремонт электронного балласта куда сложнее, нежели чем электромагнитного. Здесь нужны навыки в пайке и знания радиодела. И не помешает также знать, как проверить электронный балласт на работоспособность, если нет заведомо рабочей ЛЛ.

Снимите лампу со светильника. Замкните выводы нитей накала, например, скрепкой. И между ними подключите лампу накаливания. См. рисунок ниже.

При подаче питания исправный балласт зажжет лампочку.

Чаще всего в электронном балласте «вылетают» 5 деталей:

1. Предохранитель (резистор на 2-5 Ом).
2. Диодный мост.
3. Транзисторы. Вместе с ними по цепи могут сгореть и резисторы номиналом 30 Ом. Выходят из строя они в основном из-за скачков напряжения.
4. Чуть реже обнаруживается пробой конденсатора, соединяющего нити накаливания. Его емкость – всего 4,7 нФ. В дешевых светильниках ставят такие пленочные конденсаторы с рабочим напряжением 250 – 400 В. Этого очень мало, поэтому лучше заменить их на конденсаторы той же емкости, только с напряжением 1,2 кВ, а то и 2 кВ.
5. Динистор. Часто обозначается как DB3 или CD1. Проверить его без специального оборудования нельзя. Поэтому, если все элементы на плате целы, а балласт по-прежнему не работает, попробуйте поставить другой динистор.

Если у вас нет знаний и опыта в электронике, лучше просто замените свой балласт на новый. Сейчас каждый из них выпускается с инструкцией и схемой на корпусе. Внимательно ознакомившись с ней, вы сможете без труда подключить балласт самостоятельно.

{SOURCE}

Виды

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.

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.

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.

Принцип действия

Электронный балласт для люминесцентных ламп схема 36w получает питание при 50 — 60 Гц. Сначала он преобразует напряжение переменного тока в постоянный. После этого фильтрация этого постоянного напряжения осуществляется с помощью конфигурации конденсатора. Теперь отфильтрованное напряжение подается на каскад высокочастотных колебаний, они обычно представляют собой прямоугольные волны, а диапазон частот составляет от 20 кГц до 80 кГц.

Следовательно, выходной ток имеет очень высокую частоту. Небольшая индуктивность обеспечена, чтобы быть связанной с высокой скоростью изменения тока на большой частоте. Как правило, более 400 В требуется для запуска процесса газового разряда в свете люминесцентных светильников. Когда переключатель включен, начальное напряжение на лампе становится равным 1000 В из-за высокого значения, следовательно, разряд газа происходит мгновенно.

Как только процесс разрядки начат, напряжение на светильнике падает с 230 В до 125 В, балласт для ламп позволяет ограниченному току течь через нее. Это управление напряжением и током осуществляется блоком управления ЭБ. В рабочем состоянии люминесцентного светильника ЭБ действует, как диммер для ограничения тока и напряжения.

Простейший ЭБ использует общий принцип выпрямления входной мощности и сглаживания формы волны, пропуская его через простой фильтр, такой как электролитический конденсатор. Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп демонстрируют принцип их работы.

Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный сигнал. Первым шагом является выпрямление входной мощности, а затем сигнал прерывается для увеличения частоты. Этот тип балластов работает от 20 до 60 кГц. Другие типы, такие как магнитные балласты, обычно работают на частоте линии, которая составляет около 50-60 Гц. Они страдают от таких проблем, как мерцание и жужжащий звук, который иногда создает неудобства для окружающих.

Обоснование увеличения частоты в ЭБ заключается в том, что эффективность лампы быстро возрастает при изменении частоты от 1 кГц до 20 кГц, а затем постепенно повышается до 60 кГц. По мере того как рабочая частота устройства увеличивается, величина тока, необходимого для создания такого же количества света, уменьшается по сравнению с линейной частотой. Таким образом, повышая эффективность лампы.

Важно! Повышенная производительность на более высоких частотах заключается в том, что период времени цикла переменного тока становится короче, чем время релаксации между последовательной ионизацией и деионизацией газа переменным током. Таким образом, плотность ионизации в лампе поддерживается практически постоянной вблизи оптимальных условий работы в течение всего периода переменного тока. Следовательно, он действует как омический резистор, который увеличивает коэффициент мощности

В то время как на низких частотах плотность ионизации колеблется больше относительно оптимального уровня, вызывая плохие средние условия разряда

Следовательно, он действует как омический резистор, который увеличивает коэффициент мощности. В то время как на низких частотах плотность ионизации колеблется больше относительно оптимального уровня, вызывая плохие средние условия разряда.

Актуальные электронные модули

Первое место данного типа оборудования, достается товарам от компании Osram. Стоимость продукции данной марки, будет значительно выше стоимости аналогов отечественного или китайского производства. Но модули этой фирмы уступают в цене конкурентам Vossloh-Schwabe или Philips.

Более бюджетный вариант,предлагает фирма Horos. Несмотря на низкие финансовые затраты, данные балласты демонстрируют хороший уровень КПД высокую степень рабочей эффективности.

Сравнительно молодая компания Feron уже успела положительно зарекомендовать себя среди множества постоянных потребителей

Важно отметить грамотное соотношение доступной цены и высокого качества изделий. В их комплектацию входит: надежный предохранитель, защищающий от внезапных перепадов напряжения и различных помех, исключается светомерцание и экономия энергозатрат до 30%

Выводы и полезное видео по теме

Как работает электронный прибор в люминесцентной лампе. Подробное описание устройства и принципа работы изделия:

Чем отличаются друг от друга электромагнитный и электронный балласты. Особенности каждого из модулей и специфические нюансы их использования в бытовых осветительных приборах:

Особенности работы светильников, оснащенных балластами разных типов. Какие элементы более эффективны и почему. Практические рекомендации и полезные советы из личного опыта мастера:

Чтобы правильно подобрать балласт для бытовых ламп люминесцентного типа, нужно знать, как устроен этот элемент и какую функцию выполняет. Имея такую информацию, а также разбираясь в разновидностях прибора, приобрести нужную модификацию удастся без всяких сложностей.

Стоимость модуля зависит от завода-изготовителя, но даже брендовые изделия имеют вполне лояльную цену и ущерба бюджету среднестатистического потребителя не наносят.

Есть опыт выбора и замены балласта в люминесцентной лампе? Пожалуйста, расскажите читателям, какому модулю вы отдали предпочтение, и довольны ли покупкой. Комментируйте публикацию и участвуйте в обсуждениях. Блок обратной связи расположен ниже.