Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Освещение дома, Электрические приборы и устройства » Как устроены и работают ЭПРА для люминесцентных ламп
Количество просмотров: 75578
Комментарии к статье: 12


Как устроены и работают ЭПРА для люминесцентных ламп


Люминесцентные лампы не могут работать напрямую от сети 220В. Для их розжига нужно создать импульс высокого напряжения, а перед этим прогреть их спирали. Для этого используют пускорегулирующие аппараты. Они бывают двух типов - электромагнитные и электронные. В этой статье мы рассмотрим ЭПРА для люминесцентных ламп, что кто такое и как они работают.

Как устроены и работают ЭПРА для люминесцентных ламп

Из чего состоит люминесцентная лампа и для чего нужен балласт?

Люминесцентная лампа этот газоразрядный источник света. Он состоит из колбы трубчатой формы наполненной парами ртути. По краям колбы расположены спирали. Соответственно на каждом краю колбы расположена пара контактов - это выводы спирали.

Устройство люминесцентной лампы

Работа такой лампы основана на люминесценции газов при протекании через него электрического тока. Но ток просто так между двумя металлическими спиралями (электродами) просто так не потечет. Для этого должен произойти разряд между ними, такой разряд называется тлеющим. Для этого спирали сначала разогревают, пропуская через них ток, а после этого между ними подают импульс высокого напряжения, 600 и более вольт. Разогретые спирали начинают эмитировать электроны и под действием высокого напряжения образуется разряд.

Если не вдаваться в подробности – то описание процесса достаточно для постановки задачи для источника питания таких ламп, он должен:

1. Разогреть спирали;

2. Сформировать зажигающий импульс;

3. Поддерживать напряжение и ток на достаточном уровне для работы лампы.

Интересно: Компактные люминесцентные лампы, которые чаще называют "энергосберегающими", имеют аналогичную структуру и требования для их работы. Единственное отличие состоит в том, что их габариты значительно уменьшены благодаря особой форме, по сути это такая же трубчатая колба, на форма не линейная, а закрученная в спиралевидную.

Устройство компактной люминесцентной лампы

Устройство для питания люминесцентных ламп называется пускорегулирующим аппаратом (сокращенно ПРА), а в народе просто - балластом.

Различают два вида балласта:

1. Электромагнитный (ЭмПРА) - состоит из дросселя и стартера. Его преимущества - простота, а недостатков масса: низкий КПД, пульсации светового потока, помехи в электросети при его работе, низкий коэффициент мощности, гудение, стробоскопический эффект. Ниже вы видите его схему и внешний вид.

Схема включения лампы с помощью электромагнитного ПРА
Стартер
Дросель

2. Электронные (ЭПРА) - современный источник питания для люминесцентных ламп, он представляет собой плату, на которой расположен высокочастотный преобразователь. Лишен всех перечисленных выше недостатков, благодаря чему лампы выдают больший световой поток и срок службы.

Схема включения люминесцентной лампы с электронным ПРА

Схема ЭПРА

Типовой электронный балласт состоит из таких узлов:

1. Диодный мост.

2. Высокочастотный генератор выполненный на ШИМ-контроллере (в дорогих моделях) или на авто генераторный схеме с полумостовым (чаще всего) преобразователем.

3. Пусковой пороговый элемент (обычно динистор DB3 с пороговым напряжением 30В).

4. Разжигающей силовой LC-цепи.

Типовая схема изображена ниже, рассмотрим каждый из её узлов:

Схема ЭПРА

Переменное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется и сглаживается фильтрующим конденсатором. В нормальном случае до моста устанавливают предохранитель и фильтр электромагнитных помех. Но в большинстве китайских ЭПРА нет фильтров, а ёмкость сглаживающего конденсатора ниже необходимой, от чего бывают проблемы с поджигом и работой светильника.

Диодный мост в ЭПРА

Совет: если вы ремонтируете ЭПРА, то прочтите статью «Как проверить диодный мост» на нашем сайте.

После этого напряжение поступает на автогенератор. Из названия понятно, что автогенератор - это схема, которая самостоятельно генерирует колебания. В этом случае она выполнена на одном или двух транзисторах, в зависимости от мощности. Транзисторы подключены к трансформатору с тремя обмотками. Обычно используются транзисторы типа MJE 13003 или MJE 13001 и подобные, в зависимости от мощности лампы.

Схема автогенератора

Хоть и этот элемент называется трансформатором, но выглядит он не привычно - это ферритовое кольцо, на котором намотано три обмотки, по несколько витков каждая. Две из них управляющие, в каждой по два витка, а одна - рабочая с 9 витками. Управляющие обмотки создают импульсы включения и выключения транзисторов, соединены одним из концов с их базами.

Так как они намотаны в противофазе (начала обмоток помечены точками, обратите внимание на схеме), то импульсы управления противоположны друг другу. Поэтому транзисторы открываются по очереди, ведь если их открыть одновременно, то они просто замкнут выход диодного моста и что-нибудь из этого сгорит. Рабочая обмотка одни концом подключена к точке между транзисторами, а вторым к рабочим дросселю и конденсатору, через нее происходит питание лампы.

Часть схемы ЭПРА

При протекании тока в одной из обмоток в двух других наводится ЭДС соответствующей полярности, которое и приводит к переключениям транзисторов. Автогенератор настроен на частоту выше звукового диапазона, то есть выше 20 кГц. Именно этот элемент является преобразователем постоянного тока в ток переменой частоты.

Для запуска генератора установлен динистор, он включает схему после того как напряжение на нем достигнет определённого значения. Обычно устанавливают динистор DB3, который открывается в диапазоне напряжений около 30В. Время, через которое он откроется, задается RC-цепью.

Отступление:

Более продвинутые варианты ЭПРА, строятся не на автогенераторной схеме, а на базе ШИМ-контроллеров. Они имеют более устойчивые характеристики. Однако, за более чем пять лет занятий электроникой мне не разу не попался такой ЭПРА, все с которыми работал, были автогенераторными.

Выше неоднократно упоминалось об LC цепи. Это дроссель, установленный последовательно со спиралью, и конденсатор, установленный параллельно лампе. По этой цепи сначала протекает ток, прогревающий спирали, а затем образуется импульс высокого напряжения на конденсаторе её зажигающий. Дроссель выполняется на Ш-образном ферритовом сердечнике.

Эти элементы подбираются так, чтобы при рабочей частоте они входили в резонанс. Так как дроссель и конденсатор установлены последовательно на этой частоте наблюдается резонанс напряжений.

Справка:

При резонансе напряжений на индуктивности и ёмкости начинает сильно расти напряжение в идеализированных теоретических примерах до бесконечно большого значения, при этом ток потребляется крайне малый.

В результате мы имеем подобранные по частотам генератор и резонансный контур. По причине роста напряжения на конденсаторе происходит зажигание лампы.

Ниже изображен другой вариант схемы, как вы можете убедиться – все в принципе аналогично.

Схемы ЭПРА для включения люминсцентных ламп

Благодаря высокой рабочей частоте удаётся достигнуть малых габаритов трансформатора и дросселя.

Для закрепления пройденной информации рассмотрим реальную плату ЭПРА, на картинке выделены основные узлы описанные выше:

Плата ЭПРА

А это плата от энергосберегающей лампы:

Плата от энергосберегающей лампы

Заключение

Электронный балласт значительно улучшает процесс розжига ламп и работает без пульсаций и шума. Его схема не очень сложна и на её базе можно построить маломощный блок питания. Поэтому электронные балласты от сгоревших энергосберегаек – это отличный источник бесплатных радиодеталей.

Люминесцентные лампы с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом запрещено использовать в производственных и бытовых помещениях. Дело в том, что у них сильные пульсации, и возможно появление стробоскопического эффекта, то есть если они будут установлены в токарной мастерской, то при определенной частоте вращения шпинделя токарного станка и другого оборудования – вам может казаться, что он неподвижен, что может вызвать травмы. С электронным балластом такого не произойдет.

Алексей Бартош

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Освещение дома, Электрические приборы и устройства

Подпишитесь на наш канал в Telegram и узнавайте первыми о последних трендах, советах по освещению и технологиях, которые сделают ваш дом более комфортным и стильным: Современное освещение



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Неисправности светильников с люминесцентными лампами и их ремонт
  • ЭПРА - то, что нужно каждому люминесцентному светильнику!
  • Отличие светодиодных ламп от энергосберегающих компактных люминесцентных
  • Как устроены компактные люминесцентные лампы
  • Как включается в сеть люминесцентная лампа
  • Лупа с подсветкой: переходим на светодиоды
  • Как выбрать блок розжига для металлогалогенных ламп
  • Как отремонтировать дроссель для люминесцентной лампы
  • Вторая жизнь энергосберегающей лампы
  • Чем отличается блок питания для светодиодных ламп и электронный трансформат ...
  • Категория: Освещение дома, Электрические приборы и устройства

    Уроки для электриков, Ремонт и диагностика

      Комментарии:

    #1 написал: Николай |

    Спасибо за подробную статью!

      Комментарии:

    #2 написал: Владимир |

    На схеме ЭПРА с транзисторами диодный мост изображен неправильно: острие диода должно смотреть вверх. 

      Комментарии:

    #3 написал: Алекс |

    Очень подобная и написанная простыми словами статья. Автору большая благодарность, теперь я знаю больше.

      Комментарии:

    #4 написал: Владимир Есаул |

    Владимир,
     Они и будут смотреь вверх, если ты повернёшь мост против часовой стрелки на 90 град. Тогда вверху у тебя будет "+", внизу "-", переменка подключатся будет справа и слева. Все катоды будут вверху, а аноды внизу! Счастливо и дальше изучать схемы!

     Спасибо! Хорошая, доступная для понимания, статья.

      Комментарии:

    #5 написал: Ольга |

    Никола Тесла использовал люминесцентные лампы в своей лаборатории примерно за 40 лет до того, как промышленность «изобрела» люминесцентные лампы. Он давал имена знаменитых ученых стеклянным трубкам на ярмарках и выставках.

      Комментарии:

    #6 написал: Ахмет |

    Здравствуйте! Можно ли использовать схему от энергосберегающей лампы для питания ламп длинной формы т.е в место ЭПРА? Что можно сделать если два сглаживающих конденсатора сильно греются? Думаю надолго не потянет.

      Комментарии:

    #7 написал: Алексей |

    Конечно можно, однако ЭПРА лт эн.сберегайки должно быть равным или мощнее колбы.

      Комментарии:

    #8 написал: Даниил |

    Электронный балласт (ЭПРА) может питать практически все люминесцентные лампы, кроме компактных типов со встроенным стартером (двухконтактным). Современные люминесцентные лампы, например линейные люминесцентные лампы Т5 диаметром 16 мм, рассчитаны только на работу с электронным балластом. Существуют также диммируемые пускорегулирующие аппараты, позволяющие изменять яркость люминесцентных ламп в диапазоне 3–100 %. В случае аналогового диммируемого балласта яркость люминесцентной лампы регулируется небольшим постоянным напряжением 1–10 В. Балласт имеет два входа: силовой 230 В переменного тока и управляющий 1–10 В постоянного тока. Для собственно регулировки яркости требуется другое устройство для создания управляющего напряжения. По внешнему виду он часто соответствует классическому диммеру с вращающейся лампочкой. Однако его нельзя поменять местами, диммер на лампочку не выдает на выходе нужное постоянное напряжение. В интеллектуальных системах электропроводки (KNX-EIB) также есть устройства, способные генерировать подходящие управляющие напряжения. Цифровой диммируемый балласт управляется шиной по специальному протоколу DALI в крупномасштабных системах освещения. Цифровые балласты с функцией «Switch-Dim» управляются простой кнопкой. Это используется в небольших установках. Цифровой балласт также имеет вход питания 230 В переменного тока и вход управления, в данном случае клеммы подключения к шине. Если он также имеет функцию «Switch-Dim», он имеет дополнительный вход для управляющего напряжения 230 В переменного тока. При работе с кнопкой короткое нажатие включает/выключает люминесцентную лампу, а удерживание кнопки приглушает/включает ее. С точки зрения пользователя светильник ведет себя так же, как лампа накаливания, управляемая сенсорным диммером. Как для аналоговых, так и для цифровых балластов с регулируемой яркостью, несколькими балластами (несколько люминесцентных ламп) можно управлять с помощью одного контроллера или кнопки.

      Комментарии:

    #9 написал: Игорь |

    После монтажа светодиодного светильника с ЭПРА при включении слышится шум. Как-будто работает встроенный вентилятор. Что может быть?
      Комментарии:

    #10 написал: Андрей Повный |

    Цитата: Ольга
    Никола Тесла использовал люминесцентные лампы в своей лаборатории примерно за 40 лет до того, как промышленность «изобрела» люминесцентные лампы. Он давал имена знаменитых ученых стеклянным трубкам на ярмарках и выставках.

    Никола Тесла был удивительным ученым и изобретателем, который внес значительный вклад в науку и технологию своими изобретениями. Использование люминесцентных ламп в его лаборатории - это еще один пример того, как он был впереди своего времени и применял новые технологии задолго до их широкого использования. Некоторые из наиболее известных изобретателей в истории были учеными-практиками, которые экспериментировали и создавали вещи самостоятельно в своих лабораториях. Тесла был одним из таких ученых и его использование люминесцентных ламп в своих экспериментах - это еще один пример его креативного подхода к науке.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Цитата: Ахмет
    Можно ли использовать схему от энергосберегающей лампы для питания ламп длинной формы т.е в место ЭПРА? Что можно сделать если два сглаживающих конденсатора сильно греются? Думаю надолго не потянет.

    Использование схемы от энергосберегающей лампы для питания ламп длинной формы возможно, но может потребоваться некоторая доработка и оптимизация схемы для соответствия потребностям конкретной лампы. Следует помнить, что схемы от энергосберегающих ламп могут иметь различные параметры и особенности, и выбор оптимальной схемы зависит от конкретных требований.

    Относительно греющихся сглаживающих конденсаторов, это может быть связано с неправильным выбором или неисправностью конденсаторов, перегрузкой цепи, наличием высокого импеданса в цепи или неисправностью других элементов схемы.

    Цитата: Игорь
    После монтажа светодиодного светильника с ЭПРА при включении слышится шум. Как-будто работает встроенный вентилятор. Что может быть?

    Слышимый шум при работе светодиодного светильника с ЭПРА может быть связан с несколькими причинами:

    1. Электрический шум - ЭПРА может создавать электрический шум, что может привести к появлению звукового шума. Это может быть связано с неисправностью самой ЭПРА, недостаточным экранированием или неправильным подключением проводов.

    2. Резонанс - некоторые светодиодные светильники могут иметь резонансные частоты, которые могут привести к появлению звукового шума. Это может быть связано с недостаточной жесткостью крепления светильника или с несовместимостью между компонентами светильника.

    3. Механические вибрации - вибрации могут возникать при работе ЭПРА, что может привести к появлению шума. В этом случае, необходимо проверить, нет ли механических повреждений светильника или ЭПРА.

    Чтобы определить причину шума и решить проблему, рекомендуется обратиться к квалифицированному специалисту. Это особенно важно, если проблема связана с неисправностью ЭПРА, так как работа с электричеством может быть опасной.

      Комментарии:

    #11 написал: Михаил |

    ЭПРА содержат электронные компоненты, такие как конденсаторы, диоды, транзисторы и интегральные схемы. Они работают на высокой частоте, которая обеспечивает более эффективное использование энергии и более стабильную работу лампы.

    ЭПРА работают следующим образом: сначала источник питания поступает на выпрямительный мост, который преобразует переменный ток в постоянный ток. Затем электронная схема ЭПРА использует высокочастотный инвертор, чтобы преобразовать постоянный ток обратно в переменный ток с высокой частотой, которая требуется для питания люминесцентной лампы.

    ЭПРА могут быть совместимы с различными типами люминесцентных ламп, их мощностью и длиной. Они обычно обеспечивают более длительный срок службы лампы, более высокую светоотдачу, меньшее мерцание и более тихую работу, чем традиционные магнитные балласты.

      Комментарии:

    #12 написал: Сергей |

    ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат) для люминесцентных ламп используется для запуска и поддержания работы ламп. Он состоит из электронного дросселя, конденсатора и предохранителя. ЭПРА преобразует входное напряжение в необходимое для работы лампы, а также контролирует ее горение. Благодаря использованию ЭПРА, люминесцентные лампы имеют более длительный срок службы, меньшую потерю яркости со временем и более высокую эффективность по сравнению с традиционными пускорегулирующими аппаратами (ПРА).

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.