Электронный баласт для ламп дневного света (ЭПРА), отличие от ЭмПРА

Не обращая внимания на возникновение светоизлучающих диодов, в работе все еще неограниченное количество осветительных приборов с лампами на люминесцентной основе штырькового типа. Они тоже дают возможность расходовать меньше на электрическую энергию, тем более если в осветительном приборе применяется электронный баласт — ЭПРА для ламп дневного света.

Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА, электронный баласт) — электронное устройство, осуществляющее пуск и поддержание режима функционирования газоразрядных ламп освещения.

Как работает лампа дневного света с дросселем (ЭмПРА)

ЭмПРА — электромагнитный пускорегулирующий аппарат или же просто «дроссель». Поняв рабочий принцип ЭмПРА, будет легче разобраться с устройством и рабочим принципом ЭПРА.

Для начала нужно разобраться с тем, как работает лампа люминесцентная. Речь пойдёт о длинных лампах типа Т-8. Не считая светового источника есть еще стартер (разрядная лампа) и пускорегулирующее устройство (дроссель и конденсаторы).

Устройство лампы люминесцентной

Лампа дневного света: устройство и рабочие условия

Пару слов о лампах дневного света трубчатого типа. Это пустотелая трубка из стекла, покрытая внутри люминофорным слоем. На края трубки надеты железные колпачки с 2-мя штырьками. Эти штыри — выводы катодов. Катоды соединены попарно вольфрамовой спиралью с особенным эмиссионным покрытием. Лампа заполнена смесью благородных газов с ртутными парами (воздуха в середине нет). Для того чтобы неорганический люминесцентный пигмент засветился, нужно:

Наличие переменного электрического поля.
Свободные заряженные частицы.

Строение лампы дневного света

Если есть наличие переменного поля, электроны и ионы активно двигаются, наталкиваясь на стенки колбы, вынуждая таким образом светиться нанесённый на них неорганический люминесцентный пигмент. Вроде все просто. Однако при включении нужно создать условия для возникновения в инертной обстановке свободных заряженных частиц. В выключенном состоянии их там попросту нет. И если даже на катоды напрямую подать 220 В, ничего не случится. Переменое электрическое поле будет, а несвязанных ионов и электронов — нет. И света тоже не будет.

Как заставить лампу дневного света светиться

Поэтому чтобы лампа зажглась, нужно чтобы в ней возникли свободные заряженные частицы. Предпринять их высвобождение можно двумя вариантами:

краткосрочно подать большое напряжение на катоды (холодный пуск);
подогреть спираль между 2-мя катодами до температуры, при которой начинается эмиссия.

Как достигнуть свечения неорганического люминесцентного пигмента

В большинстве случаев применяют другой вариант. На него требуется времени больше и энергии, но сами лампы «живут» длительнее. Холодный пуск популярен среди самодельщиков. Однако данный способ «вырывает» из структуры частицы, что приходит к быстрому выходу лампы из строя. Чем он прекрасен, так это тем, что можно заставить работать лампы с перегоревшими спиралями. Но применять его нецелесообразно, так как катоды быстро перегорают.

Как работает осветительный прибор естественного света с ЭмПРА (электромагнитным балластом)

Для того чтобы обеспечить возникновение свободных частиц применяют дроссель, который называют еще электромагнитный баласт и стартер. Для стабилизации работы применяют конденсаторы (на схеме ниже С1 и С2). Дроссель собой представляет набор ферромагнитных пластин, обмотанных эмалированным медным проводом. Дроссель похож на преобразователь электрической энергии, только имеет одну обмотку. Стартер собой представляет разрядную лампу с подвижным биметаллическим контактом.

Пока лампа холодная, вольфрам имеет высокое сопротивление, благодаря этому, при включении, ток течет слабый — порядка 35-50 мА. Его не хватает на подогрев катодов, однако для работы разрядной лампы стартера он достаточен. Текущий через стартер ток разогревает контакты разрядной лампы. По мере нагрева биметаллический контакт выгибается и в определенный момент граничит со вторым — неподвижным контактом. В данный момент ток быстро увеличивается до сотен миллиампер (500-800 мА). Тлеющий разряд в стартере гаснет, биметаллический контакт стынет и размыкает цепь. Но пару секунд ток в цепи довольно высокий. Данного времени достаточно для разогрева катодов лампы и начала эмиссии свободных частиц. Возле катодов образуется облако из свободных ионов и электронов.

Однако это еще не старт лампы. Она все еще не светится. При размыкании контакта в стартере, в дросселе появляется электродвижущая сила (ЭДС), которая сходится по фазе с напряжением в сети. Это приводит к мгновенному скачку напряжения до киловольт (1000 В и больше). Такое большое напряжение вызывает зажигание дуги, пробой газа в лампе и активное высвобождение свободных частиц. Частицы, ударяются в неорганический люминесцентный пигмент, вызывают его свечение. Лампа зажигается.

Минусы ЭмПРА

В свое время такая схема была востребована: затраты электрической энергии на освещение снижались приблизительно в два-три раза. И это притом что служили такие осветительные приборы длительнее, свет давали более четкий. Однако есть у них и большие недостатки:

Зажигается осветительный прибор не срезу. Проходит пару секунд. И чем больше эксплуатационный срок лампы, тем временной промежуток больше.
Свет «моргает». Мы этого не видим, но сетчатка на моргание реагирует. Это вызывает очень высокую утомляемость, будет причиной боли головы. Во время работы с крутящимися частями появляется эффект стробоскопа, что может быть опасным.
Во время работы дроссель гудит. Некоторые очень громко. Постоянный фон уменьшает трудоспособность.
В неотапливаемом помещении лампа может совсем не зажечься.
Дроссель может разогреваться до 100°C — это дополнительный расход электрической энергии.

Современный ЭмПРА компании Schwabe Hellas. Q 125.613.4 — электромагнитный ПРА (ЭмПРА) применяют с лампами внутреннего использования мощность 125 Ватт. Порой ЭмПРА называют дросселем для ламп люминесцентных — принимайте во внимание это в поисках по каталогам

Все данные минусы устранены в ЭПРА (электронных пускорегулирующих аппаратах). Плюс — они еще и электричества потребляют меньше, что выполняет люминесцентные осветительные приборы намного экономичными.

Устройство ЭПРА — электронного балласта

Электронное пускорегулирующее устройство для люминесцентных осветительных приборов — не очень простое устройство. Куда сложнее вышеприведенного. В нем есть шесть индивидуальных блоков, любой из них делает конкретную функцию. Целевое назначение данного устройства — увеличить частоту напряжения (до 20 кГц или выше). Это дает возможность избежать моргания и гула. Еще дополнительная задача, какая обязана быть воплощена — постепенный подогрев катодов ламп. Это требуется для того, во избежание холодного старта. Для начала попытаемся разобраться, из каких частей состоит ЭПРА для ламп дневного света, что любой из блоков выполняет.

Блок-схема представлена на рисунке, попытаемся разобраться что выполняет каждый блок:

Фильтр

Напряжение этой формы поступает от сети

После выпрямления нет нижней полуволны

Это то, что приобретаем на выходе фильтра

Электронный пускорегулирующий аппарат ЭПРА ЛЛ 2х36 HF-S TLD II встроенного типа (913713032466) компании Philips. HF-Selectalume II – наиболее рентабельное, надежное, компактное и доступное решение для флуоресцентного освещения

Как можно заметить, ЭПРА очень сложное устройство, но все блоки понятны, не считая момента изменения постоянного тока в высокочастотный переменный. Данную часть рассмотрим отдельно.

Как происходит переустройство постоянного напряжения в высокочастотное

Встроенный в ЭПРА для ламп дневного света инверторный преобразователь из полученного прежде постоянного напряжения сформировывает высокочастотный сигнал. Частота пульсации напряжения порядка 50 кГц, другими словами в 1000 раз выше чем в нашей сети. Благодаря подобной высокой частоте решаются сразу две проблемы: лампа дневного света не моргает и не гудит. Точнее, свет моргает, но с частотой 50000 раз в секунду, что нашим глазом воспринимается как постоянное свечение.

Очередной вариант блок-схемы ЭПРА для ламп дневного света

Блок-схема инверторного преобразователя в ЭПРА

Очень часто этот блок сделан на основе полумостовой схемы. Данный вариант распространен больше, так как для мостовой нужно вдвое больше очень дорогих ключей. Также его мощность для домашних и производственных осветительных приборов просто не потребуется (сотни ватт). Состоит схема преобразователя напряжения на основе полумостовой схемы из следующих блоков:

- БУ. Блок управления, управляющий работой ключей.
- К1 и К2. Ключи (в большинстве случаев биполярные высоковольтные транзисторы, в более современных ЭПРА для ламп дневного света ставят полевые транзисторы MOSFET). Они включены так, что если один открыт второй закрыт. Оба одновременно открыться или закрыться не могут.

Блок-схема инверторного преобразователя. При входе у него стабильное напряжение, на выходе переменое высокой частоты

На схеме входное напряжение отмечено 300 В, приблизительно таким оно и бывает после всех преобразований. Однако следует знать, что форма у него не линейная, а пилообразная. На работу преобразователя напряжения это не оказывает влияние, но может быть важным, если вы пожелаете увидеть работу схемы с помощью осциллографа.

Как работает инверторный преобразователь в электронном балласте

Помним, что холодная лампа дневного света имеет высокое сопротивление и через нее ток не течет. Благодаря этому в этой схеме нужен параллельно подключенный конденсатор. Работает схема так:

Блок управления подает команду на переключение ключей.
- Пускай первым замыкается К1. Тогда ток течет по цепи: верхняя клемма — закрытый К1 — обмотка дросселя — один из катодов — через дроссель на БЗ — конденсатор С2 — нижняя минусовая клемма.
- Ключи перекидываются в противоположное состояние: К1 разомкнут, К2 замкнут. В подобном случае ток течет по следующему пути: плюсовая клемма — конденсатор С1 — БЗ — через один из катодов лампы — через параллельно подключенный конденсатор на обмотку дросселя — закрытый контакт К2 — минусовая клемма.

Схема та же, просто легче будет наблюдать за работой компонентов

В этом режиме лампа работает до той поры, пока не выключат напряжение питания. Ключи перебрасываются с заданной частотой, ток, который проходит через лампу, уменьшает дроссель, БЗ (блок защиты) наблюдает за исправностью лампы и заблокирует ключи при сбое.

ЭПРА для ламп дневного света: основы выбора

На магазинных полках можно найти ЭПРА для ламп дневного света сравнимые по стоимости с электромагнитными. Есть и иная категория — они стоят раза в три-четыре больше. Не обращая внимания на разницу в цене, лучше подобрать намного дорогие. Цена сложилась не спроста. Дорогой электронный баласт имеет собственно ту структуру, которая приведена выше — со всеми опционными устройствами (коррекцией коэффициента мощности, регулировкой яркости и обратной связью). Из-за чего намного дорогие ЭПРА для ламп дневного света потребляют намного меньше электрической энергии, предоставляют более «ровные» рабочие условия, что увеличивает рабочий срок осветительных приборов. В общем, этот тот случай, когда более практично приобрести намного дорогой вариант.

Выбирать следует по техническим критериям

Однако стоимость — абсолютно не все, на что нужно смотреть. Нужно отслеживать следующие критерии:

Для одной либо для 2-ух ламп предназначается электронный баласт. Такой параметр отображается рисунком на корпусе. В большинстве случаев показано и как их нужно включать.
Мощность ЭПРА. Она должна совпадать с мощностью ламп. Иначе работать осветительный прибор не будет.
С какими лампами работает этот электронный баласт (типы ламп — Т4, Т5 и Т8).
Защитная степень корпуса IP. Если осветительный прибор поставлен в комнатах для жилья, достаточно обыкновенного выполнения — IP23. Для помещений ванной комнаты необходима очень высокая влагозащита — IP 44 и выше.

Для светильников для улиц важен диапазон температур. Необходимо сказать, что далеко не все лампы, да и далеко не любой ЭПРА способна работать при низкой температуре. Может произойти так, что лампа просто не разогреется до достаточной для старта температуры. Так что внимательно посмотрите на данный показатель.

Схемы ЭПРА

Навряд ли есть смысл собирать электронный баласт собственными руками. Даже качественные модели стоят мало, чтобы оправдать временные затраты на сборку. Разве что вы хотите сделать что-то своими силами. Работающая своими силами выполненная вещь, несомненно, приносит нравственное удовлетворение. В сети есть масса схем, но большинство из них совершенно нерабочие. В данном пункте приведем рабочие — на базе микросхем либо же без них.