Принцип работы ламп дневного света основан на выделении светового потока парами ртути в среде инертного газа. Но для того, чтобы разогреть пары ртути до температуры выделения волн ультрафиолетового спектра, требуется кратковременный «шоковый» импульс высокого напряжения, примерно в 1500 вольт. После розжига, свечение можно поддерживать небольшим тлеющим разрядом, что приводит к экономии электроэнергии. ЭПРА – это электронное пусковое устройство или электронный балласт, реализующей описанный алгоритм запуска и поддержания работы. Аббревиатура расшифровывается, как электронный пускорегулирующий аппарат, в обиходе просто ЭПРА.
Электронный балласт, применяющийся для люминесцентных ламп дневного света, внешне представляет из себя небольшой электронный блок, по схеме расположенный между источниками света и точкой подключения к внешнему электроснабжению. В небольших люминесцентных лампах, например, с цоколем Е27, которые часто называют энергосберегающими, ЭПРА встроена в корпус, и дополнительных подключений не требуется.
- Что представляет собой балласт
- Конструкция и принцип работы
- Электромагнитное устройство старого образца
- Усовершенствование конструкции до ЭПРА
- Преимущества и недостатки
- Схемы подключения
- Подключение к электронным модулям
- Как выбрать качественный ЭПРА
- Причины поломок ламп, работающих с электронной пускорегулирующей аппаратурой
- Ремонт ЭПРА
- Распространенные принципиальные схемы
Что представляет собой балласт
ЭПРА – это электронная пускорегулирующая аппаратура, имеющая вид отдельного модуля с контактами, для подачи напряжения и подключения к источнику света. Устройство имеет простую конструкцию, и может применяться на производстве, в отелях и коттеджах. Оно обеспечивает непрерывную работу осветительных элементов, функционирующих от высокочастотного напряжения электрической сети, без фазовой коррекции.
Светодиодные и люминесцентные лампы (дневного света) с electronic ballast приобрели возможность подачи потребителю большого светового потока от электрической сети с увеличением сроков работы. Высокочастотный преобразователь ЭПРА стабилизирует напряжение и выполняет функции:
- управления силой света;
- контроля работы системы;
- мониторинга работы конструктивных элементов;
- нормализации действий светодиодов.
Электронный балласт практически полностью заменил своего предшественника –электромагнитный стабилизатор, который применялся для люминесцентных ламп. Компактность ЭПРА позволяет его подключить по простой схеме, которая подробно описана в инструкции и на коробке изделия производителем.
Чтобы лампы корректно функционировали, их нужно запустить, равномерно поддерживая ток через колбу. С этим успешно справляется пусковое устройство, выполняя роль балласта, к которому можно одновременно подключить один или несколько источников света.
ЭПРА имеет 2 входа – силовой 230 В, функционирующий в переменном токе, и управляющий, от 1 до 10 В для постоянного тока.
Конструкция и принцип работы
ЭПРА для люминесцентных и светодиодных светильников имеет следующее устройство:
- Корректор мощности. Выполняет опции выравнивания принимающего оборудования, и поддерживая питание в одном режиме.
- Инвертор. Повышает напряжение до нужных значений.
- Выпрямитель. Преобразует переменный ток в постоянный.
- Фильтр. Ликвидирует любые помехи, возникающие в электрической сети.
- Балласт. Выполняет функции электромагнитного дросселя.
- Регулятор яркости. Влияет на функции освещения.
- Сглаживающий фильтр. Помогает снижать периодику пульсации на принимающей линии.
- Двухсторонние контакты с клеммами. Выполняют функции подключения к сети.
Внутренняя конструкция прибора напоминает работу транзистора в мостовой схеме или микросхем-драйверов в светильниках. Алгоритм работы заключен в следующем:
- Разогрев. Происходит запуск схемы прибора при любой окружающей температуре и включение света. Мягкое повышение напряжения передается вольфрамовым нитям.
- Поджиг. Происходит момент подачи высоковольтного импульса (1,5 кВт), в результате чего в лампах происходит пробой газов (паров ртути).
- Горение. Осуществляется выравнивание напряжения до нужных параметров тлеющего разряда, с частотой переменного тока на электродах, в пределах 38 кГц.
Такой принцип работы ЭПРА в светильниках, с прогревом электродов и выравниванием энергии, накопленной дросселем, зависит от электронной схемы устройства, что способствует полному замыканию контактов стартера (пуска), который в современных приборах часто заменяют кнопкой, не имеющей фиксации.
Электромагнитное устройство старого образца
Многие помнят, как раньше зажигались лампы дневного света: небольшое гудение, моргание и секунды через три – запуск. Это — результат работы старого типа пускорегулирующего устройства для люминесцентных ламп – ЭмПРА (Электромагнитное ПРА). Схема его выглядела примерно так:
Напряжение подавалось через дроссель на первую обмотку лампы и на стартер. В холодном состоянии контакты стартера разомкнуты, но при разогреве они замыкаются, происходит резкий скачок тока в цепи и контакты стартера размыкаются. В этот момент происходит скачок напряжения из-за самоиндукции дросселя, вследствие чего происходит старт лампы.
Недостатки ЭмПРА:
- Длительность запуска, до 3 секунд;
- Если температура в помещении низкая, то источник может не запуститься;
- Шум, гудение при работе;
- Свет таких ламп пульсировал, проявлялся стробоскопический эффект.
Все эти недостатки создавали неудобство и сильно ограничивали применение люминесцентных ламп. Позднее был разработан электронный балласт, где они были устранены.
Усовершенствование конструкции до ЭПРА
Электронный балласт для люминесцентных и светодиодных ламп более усовершенствован, и способен работать даже с галогенными светильниками. Единственное его условие – он предназначен для определенного типа ламп, о чем всегда указывает производитель. Его нельзя использовать для всех светильников, только для одного (галогенного, светодиодного или люминесцентного).
Каждое устройство отличается от другого параметрами, схемами, функциональной мощностью, предусмотренной индивидуальной защитой от нестандартных режимов работы светильников, а также от их деактивации. Современные приборы используют при определенных требованиях к погоде и климату, о чем указывается в паспорте.
Чем отличаются старые ПРА и новые устройства, можно посмотреть в видео:
Преимущества и недостатки
Электронная пускорегулирующая аппаратура, как и все приборы, имеет преимущества и недостатки.
Преимуществ у балласта намного больше, чем минусов, а значит, его использование полностью целесообразно и экономно.
ЭПРА подходят любым люминесцентным лампам, за исключением компактных типов с двухконтактным встроенным стартером.
Схемы подключения
Узлами электронного балласта, наряду со схематической платой, считаются:
- Пусковой пороговый элемент.
- Диодный мост.
- Высокочастотный генератор (свыше 20 кГц).
- Разжигающая силовая LC-цепь.
- Динистор, обеспечивающий работу схемы от 18W до 36W.
Для вводного контура используются 3 основные клеммы: ноль, фаза и заземление, а для выхода – по 2 парных клеммы (для каждой лампы).
При включении прибора переменное напряжение поступает на диодный мост. Там оно выпрямляется с помощью фильтрующего конденсатора. К мосту производители устанавливают предохранитель и фильтр, предназначенный для электромагнитных помех. Напряжение поступает к генератору, работающему автоматически, и происходит генерация колебаний.
Связанный с транзисторами, по управляющим обмоткам возникают импульсы включения и выключения, расположенные в противоположных сторонах друг от друга. Они работают попеременно. Вместе их включать нельзя, так как прибор сгорит. Рабочая обмотка одним концом подключена к транзисторам, а другим – к дросселю LC цепи и конденсатору, и обеспечивает полное питание светильника от электрической сети.
Одновременно, в схеме начинается работа динистора, который открывается в диапазоне напряжений на определенное время, пока достигнет значений до 36 В. Более современные модели электронной пускорегулирующей аппаратуры работают на базе ШИМ-контроллеров, обладающих более устойчивыми характеристиками, но автогенераторная схема считается стандартной. Элементы схемы производителями подбираются таким образом, чтобы при выполнении основных функций они полностью входили в резонанс.
Подключать представленной схемой можно от одной и более 4-х ламп. Как проверить правильность работы схемы? Лучше всего если это выполнит электрик, инженер – люди со специальным образованием.
Варианты подключения люминесцентных ламп
Для светильников данного типа подбирают дорогие и дешевые модели, с двумя типами подключения – автогенераторным или с ШИМ-контроллерами. Дорогие ЭПРА более предпочтительнее – они имеют качественные опционные элементы, и сделаны таким образом, что потребляют меньшее количество электроэнергии.
Схемы подключения сходны между всеми вариантами. Сначала напряжение 220 В поступает к диодному мосту и фильтру, образуя на выходе напряжение до 310 В. Затем инверторный модуль наращивает частоту напряжения, который от него проходит к симметричному трансформатору. После этого управляющими ключами образуется рабочий потенциал, и люминесцентная лампа включается.
Пример схемы подключения можно посмотреть в этом видео
Подключение к электронным модулям
Схему присоединения к модулям можно посмотреть в инструкции или на рисунке, расположенном на корпусе прибора. При подключении обращается внимание на то, что указанная мощность ЭПРА должна совпадать с мощностью лампы, иначе светильник не будет функционировать.
С люминесцентными лампами Т4, Т5, Т8 работает прибор с указанной степенью защиты IP23. Если светильники устанавливаются во влажных помещениях, то для них берут устройства IP 44 и больше. В зависимости от конфигурации схемы, подключать можно одну и более ламп (2, 3, 4 и т.д.).
Как выбрать качественный ЭПРА
При покупке балласта, желательно обратиться к профессионалам, которые проверят комплектацию, наличие сертификата, гарантии, соответствие технических требований и заявленной мощности прибора, а также степени защиты. При выборе обращают внимание на температурный диапазон. Производители, выпускающие качественные устройства, обязательно указывают возможность их работы при низких температурах.
Имеет значение также репутация производителя. На рынке РФ качественные приборы электронной пускорегулирующей аппаратуры представлены следующими промышленными брендами:
- Helvar (Финляндия).
- Philips (Нидерланды).
- Tridonic (Австрия).
- Osram (Германия).
Встречаются также отечественные аппараты, а также китайского производства. Вторые считаются самыми дешевыми аналогами. При этом, они быстро выходят из эксплуатации, поэтому уступают европейским и российским ЭПРА. Западные модели, помимо долговечности, имеют возможность подключения переменного и постоянного напряжения в сети 220 В.
Причины поломок ламп, работающих с электронной пускорегулирующей аппаратурой
Все типы балластов перед запуском их в производство проходят тестирование, которое проверяет корректность их функций при разных показателях напряжений, с диапазоном 100-220 В. Для ряда ламп в инструкции указывают, какой тип балласта по классу им подойдет. Различают 3 основных класса ЭПРА:
- A1. Регулируемые.
- A2. Нерегулируемые, с небольшими потерями.
- A3. Полностью нерегулируемые.
Если неправильно подобрать балласт к схеме, неподходящий классу, лампы с ЭПРА моментально выйдут из строя. Также причинами поломок светильников с балластами могут быть:
- Несоответствие преобразованию напряжения (в норме она при 220 В должна быть равна 38 кГц, а при 100 В – 56 кГц). Здесь требуется внимательно подбирать прибор к схеме, и изучать инструкцию.
- Трещины в местах пайки схемы платы. Постоянный перегрев и обрыв схемы. Поможет пайка или зачистка контактов и соблюдение температурного режима. Без перепадов.
- Обрыв нити накаливания из-за качества лампы или окончания ее эксплуатационного срока. Потребуется замена лампы.
- Регулярные проблемы с электрической сетью – скачки напряжения, выход из строя транзистора. Потребуется проверка монтажа подключения к сети, а также отказ от эксплуатации ЭПРА для люминесцентных ламп в непогоду (ураган, ливни).
Чаще всего причиной поломки ламп с электронным балластом считается неправильно проведенная схема подключения прибора к лампам, своими руками, без соответствующих навыков. Поэтому лучше всего за монтажом обратиться к профессионалам, которые также предоставят гарантию на выполненную работу.
Электронный пускорегулирующий аппарат для коротких светильников предлагает мощность 18 Вт, а для длинных – свыше 36 Вт. Чтобы лампы быстро не перегорали, желательно использовать устройства с защитой от нестандартных режимов работы и от их деактивации при выполнении функций.
Ремонт ЭПРА
Выход из строя электронного пускорегулирующего аппарата требует профессионального ремонта, с использованием необходимого набора рабочих инструментов, и в частности, мультиметра. При техническом разборе ЭПРА, выясняется, что она не функционирует. – Такое бывает, когда схема не запускается или требуется пайка платы, замена лампы.
Мастер осматривает плату, проверяет нити накаливания и исправность светодиодов у ламп, состояние отдельных элементов внутренней конструкции, чтобы не было черноты, окисления, коррозии. При деформации деталей – они заменяются новыми. Выполняется пайка. Одновременно проверяются токоведущие дорожки и правильность полярности конденсатора.
Также специалисты обязательно выполняют прозвон полупроводников мультиметром и ревизию транзисторов – у них при проверке должны отсутствовать любые шумы и писк. Обязательной инструментальной диагностике подлежит и проверка предохранителя.
При выходе из строя больше, чем 1 элемент, выполнять ремонт считается нецелесообразным. Неподлежащие восстановлению блоки потребуется полностью заменить новыми.
Распространенные принципиальные схемы
Типовая схема устройства, применимая ко всем лампам с использованием электронного пускорегулирующего аппарата выглядит так:
Реальная плата балласта выглядит так:
Величина показателей напряжения в схеме всегда прямо пропорциональна длине люминесцентной лампы. Типовые неисправности и их устранение зависят от количества вышедших из строя деталей.
