- ЭПРА – что это такое, и как работает
- Конструкция и принцип работы ЭПРА
- Преимущества
- Схема устройства
- Как работает
- Тестирование
- Причины неисправностей
- Это интересно
- Подключение
- Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА): история, принцип работы, проблемы. Популярные микросхемы для ЭПРА
- ЭПРА — что это? Светильники ЭПРА: отзывы, цена
- Что такое ЭПРА?
- Характеристики и виды электронных пускорегулирующих аппаратов
- Возможности ЭПРА в современном мире
- Как работает ЭПРА
- Схема ЭПРА
- Использование электронного ПРА со светодиодными модулями
- Отзывы об ЭПРА и их производители
- Выбираем ЭПРА правильно
ЭПРА – что это такое, и как работает
Люминесцентные лампы напрямую от сети в 220 вольт не работают. Им необходим специальный переходник, который будет стабилизировать напряжение и сглаживать пульсацию тока. Этот прибор носит название пускорегулирующая аппаратура (ПРА), состоящая из дросселя, с помощью которого сглаживается пульсация, стартер, используемый как пускатель, и конденсатор для стабилизации напряжения. Правда, ПРА в этом виде – это старый блок, который постепенно выводится из оборота. Все дело в том, что ему на смену пришла новая модель – ЭПРА, то есть, тот же пускорегулирующий аппарат, только электронного типа. Итак, давайте разберемся в ЭПРА – что это такое, его схема и основные составляющие.
Конструкция и принцип работы ЭПРА
По сути, ЭПРА – это электронное плато, небольшого размера, в состав которого входит несколько специальных электронных элемента. Компактность конструкции дает возможность установить плато в светильник вместо дросселя, стартера и конденсатора, которые все вместе занимают больше места, чем ЭПРА. При этом схема подключения достаточно проста. О ней чуть ниже.
Преимущества
- Люминесцентная лампа с ЭПРА включается быстро, но плавно.
- Она не моргает и не шумит.
- Коэффициент мощности – 0,95.
- Новый блок практически не греется по сравнению с устаревшим, а это прямая экономия электрического тока до 22%.
- Новый пусковой блок снабжен несколькими видами защиты лампы, что повышает ее пожарную безопасность, безопасность эксплуатации, а также продлевает в несколько раз срок службы.
- Обеспечение плавного свечения, без мерцания.
Внутреннее устройство ЭПРА
Внимание! Современные правила охраны труда предписывают использовать в рабочих помещениях люминесцентные лампы, снабженные именно этой новой аппаратурой.
Схема устройства
Начнем с того, что люминесцентные лампы – это газоразрядные источники света, которые работают по следующей технологии. В стеклянной колбе находятся пары ртути, в которые подается электрический разряд. Он-то и образует ультрафиолетовое свечение. На саму колбу изнутри нанесен слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовые лучи в видимый глазами свет. Внутри лампы всегда находится отрицательное сопротивление, вот почему они не могут работать от сети в 220 вольт.
Но тут необходимо выполнить два основных условия:
- Разогреть две нитки накала.
- Создать большое напряжение до 600 вольт.
Внимание! Величина напряжения прямо пропорциональна длине люминесцентной лампы. То есть, для коротких светильников мощностью 18 Вт оно меньше, для длинных мощностью выше 36 Вт больше.
Теперь сама схема ЭПРА.
Начнем с того, что люминесцентные лампы, к примеру, ЛВО 4×18, со старым блоком всегда мерцали и издавали неприятный шум. Чтобы этого избежать, необходимо подать на нее ток частотой колебания более 20 кГц. Для этого придется повысить коэффициент мощности источника света. Поэтому реактивный ток должен возвращаться в специальный накопитель промежуточного типа, а не в сеть. Кстати, накопитель с сетью никак не связан, но именно он питает лампу, если случиться сетевой переход напряжения через ноль.
Как работает
Итак, сетевое напряжение в 220 вольт (оно переменное) преобразуется в постоянное с показателем 260-270 вольт. Сглаживание производится с помощью электролитического конденсатора С1.
После чего постоянное напряжение необходимо перевести в высокочастотное напряжение до 38 кГц. За это отвечает полумостовой преобразователь двухтактного типа. В состав последнего входят два активных элемента, которые собой представляют два высоковольтных транзистора (биполярных). Их обычно называют ключами. Именно возможность перевода постоянного напряжения в высокочастотное дает возможность уменьшить габариты ЭПРА.
Электронный пускорегулирующий аппарат
В схеме устройства (балласта) также присутствует трансформатор. Он является одновременно и управляющим элементом преобразователя, и нагрузкой для него. Этот трансформатор имеет три обмотки:
- Одна из них рабочая, в которой всего лишь два витка. Через нее происходит нагрузка на цепь.
- Две – управляющие. В каждой по четыре витка.
Особую роль во всей этой электрической схеме играет динистор симметричного типа. В схеме он обозначен, как DB3. Так вот этот элемент отвечает за запуск преобразователя. Как только напряжение в соединениях его подключения превышает допустимый порог, он открывается и подает импульс на транзистор. После чего происходит запуск преобразователя в целом.
Далее происходит следующее:
- С управляющих обмоток трансформатора импульсы поступают на транзисторные ключи. Эти импульсы являются противофазными. Кстати, открытие ключей вызывает наводку на двух обмотках и на рабочей тоже.
- Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентную лампу через последовательно установленные элементы: первая и вторая нить накала.
Внимание! Емкость и индуктивность в электрической цепи подбираются таким образом, чтобы в ней возникал резонанс напряжений. Но при этом частота преобразователя должна быть неизменной.
Обратите внимание, что на конденсаторе С5 будет происходить самое большое падение напряжения. Именно этот элемент и зажигает люминесцентную лампу. То есть, получается так, что максимальная сила тока разогревает две нити накала, а напряжение на конденсаторе С5 (оно большое) зажигает источник света.
По сути, светящаяся лампа должна снизить свое сопротивление. Так оно и есть, но снижение происходит незначительно, поэтому резонансное напряжение все еще присутствует в цепи. Это и есть причина, по которой лампа продолжает светиться. Хотя дроссель L1 создает ограничения тока на показатель разницы сопротивлений.
Преобразователь продолжает после запуска работать в автоматическом режиме. При этом его частота не меняется, то есть, идентична частоте запуска. Кстати, сам запуск длится меньше одной секунды.
Тестирование
Перед тем как запустить ЭПРА в производство проводились всевозможные тесты, которые показатели, что встроенный люминесцентный светильник может работать в достаточно широком диапазоне подаваемых на него напряжений. Диапазон составил 100-220 вольт. При этом оказалось, что частота преобразователя изменяется в следующей последовательности:
- При 220 вольт она составила 38 кГц.
- При 100 вольтах 56 кГц.
Но необходимо отметить, что при снижении напряжения до 100 вольт яркость свечения источника света явно уменьшилась. И еще один момент. На люминесцентный светильник всегда подается ток переменного типа. Это создает условия его равномерного износа. А точнее сказать, износа его нитей накаливания. То есть, увеличивается срок эксплуатации самой лампы. При тестировании лампы постоянным током, срок ее службы снизился в два раза.
Причины неисправностей
Итак, по каким причинам люминесцентная лампа может не гореть?
- Трещины в местах пайки на плате. Все дело в том, что при включении светильника плата начинает нагреваться. После того как он будет включен, происходит остывание блока ЭПРА. Перепады температуре негативно влияют на места пайки, поэтому появляется вероятность обрыва схемы. Исправить неполадку можно пайкой обрыва или даже обычной его чисткой.
- Если произошел обрыв нити накаливания, то сам блок ЭПРА остается в исправном состоянии. Так что эту проблему можно решить просто – заменить сгоревшую лампу новой.
- Скачки напряжения являются основной причиной выхода из строя элементов электронного ПРА. Чаще всего выходит из строя транзистор. Производители пускорегулирующей аппаратуры не стали усложнять схему, поэтому варисторов в ней нет, который бы и отвечали за скачки. Кстати, и установленный в цепь предохранитель также от скачков напряжения не спасает. Он срабатывает лишь в том случае, если один из элементов схемы будет пробит. Поэтому совет – скачки напряжения обычно присутствуют в непогоду, поэтому не стоит включать люминесцентную лампу, когда за окном сильный дождь или ветер.
- Неправильно проведена схема подключения аппарата к лампам.
Это интересно
В настоящее время ЭПРА устанавливаются не только с газоразрядными источниками света, но и с галогенными и светодиодными лампами. При этом нельзя использовать один аппарат, предназначенный для одного вида ламп, к другой лампе. Во-первых, не подойдут по параметрам. Во-вторых, у них разные схемы.
При выборе ЭПРА необходимо учитывать мощность лампы, в которую он будет устанавливаться.
Оптимальный вариант модели – это аппараты с защитой от нестандартных режимов работы источника света и от деактивации их.
Обязательно обратите внимание на позицию в паспорте или инструкции, где указано, в каких погодных климатических условиях электронный ПРА может работать. Это влияет и на качество эксплуатации, и на срок службы.
Подключение
И последнее – это схема подключения. В принципе, ничего сложного. Обычно производитель прямо на коробке указывает эту самую схему подключения, где точно по клеммам указаны и номера, и контур подключения. Обычно для вводного контура – три клеммы: ноль, фаза и заземление. Для выходного на лампы – по две клеммы, то есть попарно, на каждую лампу.
Для чего нужна пускорегулирующая аппаратура для люминесцентных ламп
Как работает электронный балласт и его схема
Как работает стартер для ламп дневного света
Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА): история, принцип работы, проблемы. Популярные микросхемы для ЭПРА
Появление люминесцентных ламп явилось следствием попыток развить достоинства ламп накаливания и минимизировать их недостатки, в частности, увеличить срок службы и экономичность лампы. Обе эти задачи были успешно решены. Время работы люминесцентных ламп составляет порядка 12 — 15 тысяч часов (для сравнения — срок службы ламп накаливания составляет около тысячи часов). При этом световая отдача люминесцентных ламп превышает световую отдачу ламп накаливания примерно в пять раз.
Люминесцентные лампы представляют собой газоразрядные источники света, работающие по следующему принципу: под воздействием электрического поля в парах ртути, закачанной в герметичную стеклянную трубку, возникает электрический разряд, сопровождающийся ультрафиолетовым излучением. Нанесенный на внутреннюю поверхность трубки люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет. Подбирая соответствующие виды люминофора, можно изменять цветовые характеристики ламп.
По форме различаются линейные, кольцевые, U-образные, а также компактные люминесцентные лампы.
Схема люминесцентной лампы приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Люминесцентная лампа
Люминесцентные лампы, как и все газоразрядные лампы, из-за их отрицательного внутреннего сопротивления не могут работать непосредственно с сетевым напряжением и нуждаются в соответствующих пускорегулирующих аппаратах (ПРА). Основные функции ПРА:
- предварительный нагрев катодов для инициации эмиссии электронов;
- создание стартового напряжения, вызывающего разряд;
- ограничение протекающего тока
До последнего времени схема ПРА выглядела следующим образом (см. рис 2).
Рис. 2. Схема электромагнитного ПРА
При замыкании выключателя напряжение сети прикладывается к стартеру. Стартер состоит из стеклянного баллона, заполненного инертным газом, в котором размещены биметаллические контакты, к выводам которых припаян конденсатор для подавления радиопомех. Баллон и конденсатор помещаются в отдельный кожух.
Под действием сетевого напряжения газовый промежуток в стартере ионизируется. Ток 0,05 А протекает по цепи: сеть, дроссель, катод лампы, стартер, катод лампы, сеть. Ионизированный газ нагревает биметаллические контакты, которые замыкаются через доли секунды, и ток возрастает до 0,5 А. Катоды лампы разогреваются, испускаются электроны, вызывающие нагрев газовой смеси в лампе.
После замыкания биметаллических контактов ионизация газа в стартере прекращается. Стартер начинает остывать, и через десятые доли секунды контакты размыкаются. Ток в цепи прекращается. В дросселе возникает ЭДС самоиндукции 600 — 800 В. Напряжение самоиндукции складывается с амплитудным напряжением сети и вызывает пробой газового промежутка в лампе. Ток протекает по цепи: сеть, дроссель, катод лампы, газовый промежуток, катод лампы, сеть.
Разряд в парах ртути создает ультрафиолетовое излучение. Оно воздействует на люминофор и вызывает его свечение в видимом спектре.
После зажигания лампы ее сопротивление уменьшается и на обмотке дросселя создается падение напряжения 100 — 110 В, а на лампе — 100 — 120 В. Стартер, рассчитанный на рабочее напряжение 220 В, перестает работать и окончательно остывает. Для предотвращения снижения cos (коэффициента мощности) за счет индуктивности, к зажимам сети иногда подключают бумажный конденсатор емкостью 3 — 9 мкФ 400 В (на рисунке не показан).
Такая схема обладает рядом недостатков:
- Питание током сетевой частоты может вызывать мерцание лампы, причем не обязательно с частотой 100 Гц (когда сетевое напряжение переходит через 0, газ частично деактивируется и свечение падает). Мерцание может происходить не каждый полупериод, а каждые 3 — 4 — 5 полупериодов.
- Дроссель на сетевой частоте часто гудит.
- Стартер, работающий не синхронно с сетевой частотой, вызывает, так называемый, фальстарт лампы (несколько вспышек перед зажиганием), последний снижает ресурс работы лампы в несколько раз.
- Коэффициент мощности цепи лампы вследствие наличия дросселя не превышает 0,5. При мощности лампы 40 Вт, 12 — 15 Вт расходуется в дросселе на его нагрев до 100° С и выше, а коэффициент мощности (cos ), равный 0,5, говорит о том, что такое устройство представляет собой весьма неудачную нагрузку для сети.
- При выходе лампы из строя, через конденсатор, подключенный параллельно зажимам сети, просто течет реактивный ток 0,6 А. При выходе из строя конденсатора, коррекция коэффициента мощности прекращается, но выяснить это «на глаз» нельзя, так как визуально ничего не меняется.
Электронные балласты появились в начале 80-х, а с начала 90-х завоевали широкую популярность. По сравнению с электромагнитными балластами, электронные балласты являются достаточно дорогими устройствами, однако начальные затраты компенсируются их высокой экономичностью. Их основные преимущества по сравнению с электромагнитными ПРА:
- уменьшение на 20 % энергопотребления (при сохранении светового потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышенной частоте и более высокого КПД ЭПРА по сравнению с электромагнитным ПРА;
- увеличение на 50 % срока службы ламп благодаря щадящему режиму работы и пуска;
- снижение эксплуатационных расходов за счёт сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;
- дополнительное энергосбережение до 80 % при работе в системах управления светом;
- отсутствие шумов;
- отсутствие мерцания;
- стабильность освещения при колебаниях электрического напряжения (обычно в пределах 200 — 250 В);
- возможностью управлять яркостью лампы.
Блок-схема электронного балласта выглядит следующим образом:
Рис. 3. Блок-схема электронного балласта
Для исключения мерцаний и гула следует питать лампу током высокой частоты (20 кГц и выше). Для повышения коэффициента мощности (cos ) реактивный ток должен возвращаться не в сеть, а в промежуточный накопитель, не связанный с ней, и подпитывающий лампу при переходе сетевого напряжения через ноль. Таким образом, схема будет состоять из сетевого выпрямителя, ВЧ генератора высокого напряжения и реактивного балласта. При этом предпочтительно подключать параллельно лампе не стартер, а конденсатор, замыкающий первичную цепь и создающий условие резонанса. Балласт фактически превращается в импульсный источник питания и требует защиты как по входу, так и по выходу.
Учитывая, что холодный пуск снижает время работы лампы в несколько раз, необходимо предварительно разогреть ее электроды. Также, необходимо реализовать защиту генератора от неисправной лампы. Кроме того, любой импульсный источник питания должен на входе иметь эффективный помехоподавляющий фильтр. Отсутствие фильтра на входе приведет к отсутствию электромагнитной совместимости (ЭМС) в помещении с чувствительной и тонкой измерительной аппаратурой.
Наиболее часто для управления лампами применяются полумостовые схемы. Обобщенная полумостовая схема приведена на рис. 4. Она является инвертором постоянного выпрямленного сетевого напряжения в переменное ВЧ напряжение. Здесь К1 и К2 — ключи, управляемые логическим блоком БУ, а БЗ — блок защиты от деактивированной лампы. Конденсаторы С1 и С2 образуют искусственный ноль.
Рис. 4. Обобщенная полумостовая схема
Последний вопрос: как разогреть электроды лампы перед пуском? Видимо, самым красивым решением является частотный метод управления, который должен обеспечивать БУ.
Реактивный ток балластного дросселя будет подзаряжать конденсатор фильтра сетевого выпрямителя вместе с конденсаторами С1, С2. Так как защита по выходу от деактивированной лампы возлагается на блок защиты БЗ, включенный в ее цепь, то появляется возможность параллельно включить вторую лампу со своим балластным дросселем и блоком защиты. При этом, при выходе из строя одной лампы, вторая будет нормально работать.
Мостовая схема не получила широкого распространения, так как содержит вдвое большее число силовых транзисторов. Ее применение оправданно только при больших мощностях (сотни Ватт) или использовании люминесцентных ламп с большим рабочим напряжением, например, импортных люминесцентных мощностью 80 Вт и более или ламп типа ДРЛ. В мостовой схеме (или полном инверторе) нагрузка (в данном случае лампа) находится в одной диагонали моста транзисторов, а питающий источник (причем один) — в другой диагонали. По сравнению с полумостом мост имеет более низкий КПД (на один переход транзистора больше).
В настоящее время ЭПРА, представленные на рынках России, можно разделить на две группы по ценовому признаку: простые ЭПРА сопоставимые по цене с электромагнитными балластами (70 — 80 руб. за ЭПРА 2 х 40 Вт) и высококачественные ЭПРА по цене намного превосходящие электромагнитные (350 — 600 руб. за ЭПРА 2 х 40 Вт). Трудности реализации качественных ЭПРА обусловлены:
- Низкими тарифами на электроэнергию.
- Действиями недобросовестных фирм-однодневок, желающих получить сиюминутную прибыль за счет прямого подлога и нарушения требований ГОСТ.
- Косностью мышления потребителя оценивающего сиюминутную выгоду при приобретении осветительных систем.
- Жесткой конкуренцией с электромагнитными балластами.
Для реализации балластов первой группы, независимо от страны происхождения (Китай, Россия, Турция, страны Балтии, Белоруссия), применяется традиционное решение — автогенераторная схема с трансформатором и выходным каскадом на биполярных транзисторах. Основной недостаток данных ЭПРА — отсутствие защиты от аномальных режимов работы. Отсутствие предохранителя и защиты от деактивированных ламп — норма для балластов этой группы. Штатный режим работы этих ЭПРА тоже не всегда нормален. Это связано, прежде всего, с повышенной температурой транзисторов полумоста составляющей примерно 100 °С, большими потерями в дросселях и низкими предельными температурными характеристиками конденсаторов. Точность установки частоты невысока, и велика вероятность возникновения емкостных токов. Кроме этого балласты этой группы, предназначенные для двух ламп, неустойчиво работают в одноламповом режиме, когда вторая лампа вышла из строя или не подключена, что тоже вызывает повышение рабочей температуры всего устройства. Все это приводит к небольшому сроку работы балластов, который составляет не более 3000 часов. Производители таких ЭПРА, пытаясь удержаться в допустимом температурном режиме, занижают выходную мощность, в результате мощность 40-ваттной лампы при эксплуатации с таким балластом составляет не более 25 Вт. Некоторые балласты не имеют пассивного корректора коэффициента мощности, и данный коэффициент имеет значение 0,6 — 0,7, что сравнимо с электромагнитными балластами. Результатом является повышенный расход электроэнергии. Также одним из существенных недостатков ЭПРА этой группы является отсутствие входного фильтра и элементов осуществляющих предварительный разогрев катодов ламп. Производители таких балластов считают использование этих компонентов непозволительной роскошью. Таким образом, в основной своей массе, балласты этой группы могут называться ЭПРА с очень большими оговорками.
ЭПРА второй группы отличаются высоким качеством и не имеют указанных выше недостатков, но цена этих балластов не позволяет реализовывать их на российском рынке в массовом порядке.
Рассмотрим наиболее популярные микросхемы, которые применяются сегодня в качественных ЭПРА (рис. 5, 6, 7).
Рис. 5. Схема ЭПРА на основе микросхемы UBA2021 фирмы NXP
Рис. 6. Схема ЭПРА на основе микросхемы ICB1FL02G фирмы Infineon
Рис. 7. Схема ЭПРА на основе IR2520D фирмы IR
Основное отличие данных микросхем — рабочая частота. У микросхемы фирмы NXP она составляет 39 кГц, у Infinion — 40 кГц и у IR может устанавливаться в диапазоне от 35 до 85 кГц.
Микросхема Infinion требует большого количества навесных элементов (на рисунке приведена упрощенная схема), но она снабжена стабилизатором напряжения. Основной плюс микросхемы IR — возможность установки конструктором рабочей часты. Однако при этом есть опасность попасть на резонансную частоту лампы, что приведет к сокращению срока службы. С этой точки зрения, оптимальной является микросхема NXP, отличающаяся достаточно низкой, жестко заданной рабочей частотой, что в результате приводит к относительно небольшим потерям. Кроме того, в отличие от микросхемы IR, микросхема NXP обеспечивает защиту от емкостного режима. Хотя, нельзя не отметить основное преимущество IR — меньшие размеры и несколько меньшее количество навесных элементов.
Рассмотрим работу балласта на основе микросхемы UBA2021 более подробно.
Недорогой электронный балласт UBA2021 был разработан для управления люминесцентной лампой Philips TDL58W или ей подобных ламп.
Схема в целом представляет собой полумостовой инвертор, питающийся напряжением. Он рассчитан на работу с питающим напряжением 230 В 50 — 60 Гц. Ключевым компонентом схемы является микросхема UBA2021, предназначенная для управления компактными и трубчатыми люминесцентными лампами. Микросхема — высоковольтный драйвер, обладающий всеми необходимыми функциями для корректного управления предварительным нагревом, поджигом и горением лампы. Кроме того, микросхема обеспечивает сдвиг уровня и управление (включены драйвер верхнего плеча и компенсационная обратная связь) двумя мощными дискретными КМОП-транзисторами PHX3N50E, а также защиту от емкостного режима.
Основные преимущества — низкая стоимость и небольшое число периферийных элементов.
Работа лампы и ЭПРА делится на 3 фазы:
- Предварительный нагрев
- Поджиг
- Горение
Рассмотрим все фазы поочередно.
Ниже приведены осциллограммы тока и напряжения в лампе при использовании электронного балласта UBA2021.
Рис. 8. Осциллограммы тока и напряжения в лампе
После включения выпрямленное питающее напряжение поступает на буферный конденсатор С4 через ограничитель пусковых бросков R1. Буферный конденсатор сглаживает пульсации напряжения (удвоенной частоты сети). Результат — высокое постоянное напряжение Vhv, которое подается на вход полумостового инвертора (силовые компоненты TR1, TR2, L1, C7, лампа C5 и C6). При включении конденсаторы низкого напряжения C9, C10 и C13 заряжаются высоким напряжением через резисторы R2, R4, электрод лампы и вывод 13 микросхемы UBA2021, который внутренне соединен с выводом 5 во время фазы включения. Как только напряжение VS на конденсаторе С13 достигает 5.5 В, происходит сброс микросхемы UBA2021.
После первоначального сброса транзистор TR2 открывается, а TR1 — закрывается. Благодаря этому, конденсатор компенсационной обратной связи С12 заряжается через петлю компенсационной обратной связи микросхемы UBA2021. Далее напряжение питания VS растет и, когда оно превышает 12 В, схема начинает генерировать колебания. Ток питания микросхемы устанавливается на уровне 14 мА. Система входит в фазу предварительного нагрева.
Примечание. Система снабжена функцией защиты от запуска при отсутствующей лампе. При отсутствии электрода цепь питания разрывается.
Фаза предварительного нагрева
КМОП-транзисторы TR1 и TR2 открываются попеременно. В средней точке моста возникает переменное напряжение квадратной формы, изменяющееся от 0 до Vhv. Стартовая частота — 98 кГц. При этих условиях схема, образованная D5, D6 и C8 параллельно C10 может взять на себя функцию питания низким напряжением от цепи питания при запуске. В течение примерно 1.8 с (время предварительного нагрева Tpre, задается конденсатором С17 и резистором R7) система находится в фазе предварительного нагрева, когда контролируется ток электрода лампы. Это позволяет обоим электродам лампы разогреваться в заранее определенном оптимальном режиме. Разогреваются эмитирующие электроды, и электроны в больших количествах эмитируются в лампу. Теперь лампа поджигается при намного более низком напряжении, так что электрическая нагрузка на лампу и схему сводится к минимуму, что обеспечивает долгий срок службы лампы.
После начала генерирования колебаний небольшой переменный ток начинает течь через среднюю точку полумоста через L1, C7 и электроды лампы. Частота постепенно снижается, а ток возрастает. Скорость уменьшения частоты задается конденсатором С14 и внутренним источником тока. Частота перестает снижаться, когда достигается определенное переменное напряжение на резисторах предварительного нагрева R5 и R6, примерно через 3 мс после включения. Теперь UBA2021 управляет переменным током через электроды, измеряя падение напряжения на резисторах R5 и R6.
Во время всего предварительного нагрева частота полумоста намного выше резонансной частоты L1 и C7 (55.6 кГц), так что напряжение на C7 является достаточно низким и не позволяет лампе зажечься. Если напряжение будет высоким, лампа загорится слишком рано, что приведет к почернению ее концов. Этот феномен называется холодным поджигом.
Номинал балластной спирали L1 определяется необходимым током лампы, емкостью C7 и рабочей частотой в фазе горения. Величина минимальной емкости С7 зависит от L1 и напряжения, при котором лампа остается не зажженной при заданном токе предварительного нагрева и минимальном напряжении сети. В результате конденсатор C7 = 8.2 нФ обеспечивает наилучшие характеристики предварительного нагрева.
По истечении времени предварительного нагрева UBA2021 снижает частоту полумоста до нижнего порога fb (39 кГц). Скорость уменьшения частоты сейчас намного ниже, чем в фазе предварительного нагрева. Частота переключения приближается к резонансной частоте контура, образованного L1, C7 и электродами лампы, на которой сопротивление блокирующих конденсаторов для постоянного тока С5 и С6 довольно мало. В худшем случае напряжение зажигания лампы TDL58W при низкой температуре составляет 600 В. Комбинация балластной спирали L1 и конденсатора С7 выбирается таким образом, чтобы напряжение на лампе превышало данный верхний уровень. Напряжение зажигания лампы определяет максимальное значение С7 при заданном значении L1 исходя из нижней частоты fb микросхемы UBA2021. Нижняя частота fb задается резистором R7 и конденсаторами C15/C16. Максимальное время поджига составляет 1.7 с (15/16 от Tpre) и задается С17 и R7. UBA2021 может переходить к фазе горения двумя способами:
- Если частота fb не достигнута, переход осуществляется по истечении максимального времени поджига Tign
- По достижении частоты fb
В фазе горения частота обычно падает до fb (39 кГц), которая используется в качестве номинальной рабочей частоты. Однако, схема разработана таким образом, чтобы использовать упреждающее управление UBA2021, так что частота зависит от тока через вывод 13 микросхемы. Упреждающее управление активируется по достижении частоты fb .
В фазе включения конденсаторы низкого напряжения C9, C10 и C13 заряжаются высоким напряжением Vhv через резисторы R2, R4, электрод лампы и вывод 13 микросхемы UBA2021, который внутренне соединен с выводом 5. В фазе горения вывод 13 соединяется в выводом 8. Теперь ток через резисторы R2 и R4 используется для получения информации для цепи упреждающего управления, чтобы управлять частотой переключения полумоста. Он пропорционален амплитуде выпрямленного напряжения сети Vhv. Пульсации сети (100 — 120 Гц) фильтруются конденсатором С17. В результате мощность лампы остается более или менее постоянной при изменении напряжения сети в диапазоне 200 — 260 В. Параметры приведены в таблице 1.
Таблица 1. Напряжение в сети и мощность в лампе
где Vmains — напряжение сети, Рmains — мощность, потребляемая от сети, Plamp -мощность излучения лампы, — КПД.
На частотах выше 10 кГц лампу можно рассматривать, как резистивную нагрузку. Эффективность лампы на частотах выше 10 кГц значительно возрастает по сравнению с лампами, работающими на частоте 50 — 60 Гц. Это означает, что лампа TDL58W потребляющая 50 Вт на высокой частоте дает столько же света, сколько лампа TDL58W, потребляющая 58 Вт на частоте 50 — 60 Гц.
Для защиты схемы от перегрузок в микросхему UBA2021 встроена схема защиты от емкостного режима. Данная защита активна в фазах поджига и горения. Для этого UBA2021 анализирует условия переключения при нулевом напряжении при каждом цикле переключении полумоста. Это делается посредством отслеживания напряжения через R5 и R6. Если напряжение в момент включения TR2 ниже 20 мВ, это значит, что схема работает в емкостном режиме.
При обнаружении емкостного режима UBA2021 повышает частоту переключения. Скорость повышения частоты намного выше, чем скорость снижения во время предварительного нагрева и поджига. В результате, частота переключения поднимается выше резонансной частоты. Если емкостной режим больше не обнаруживается, частота опускается до частоты упреждающего управления. Защита от удаления лампы включена в цепь низковольтного питания UBA2021. Если удалить лампу, переменное напряжение на С6 будет равно 0, так что низкое напряжение питания на UBA2021 исчезнет. Когда будет установлена новая лампа, схема заработает вновь. При этом нет необходимости выключать балластную схему.
Наконец, схема не запускается при отсутствующей лампе. В этой ситуации пусковой резистор R4 отключен от напряжения Vhv .
Применяется конденсатор С4 серии ASH-ELB 043, специально разработанный для балластов электронных ламп, со сроком эксплуатации 15 000 часов при 85°С. КМОП-транзисторы применяются серии PHX3N50E. Благодаря использованию принципа переключения при нулевом напряжении потери на переключение двух КМОП-транзисторов сведены к минимуму. Потери мощности — это, главным образом, потери на проводимость. При этом устройства нагреваются в зависимости от термосопротивления Rth и сопротивления сток-исток Rds,on. Длительность фаз предварительного нагрева и поджига довольно мала, так что выбор типа КМОП-транзистора определяется током в балластной катушке индуктивности в фазе горения. Транзистор PHX3N50E поставляется в корпусе SOT186A, Его параметры VDSS = 500 В и Rds,on
ЭПРА — что это? Светильники ЭПРА: отзывы, цена
Пускорегулирующие аппараты начали производиться более тридцати пяти лет назад. Конечно же, спустя все это время все модели были усовершенствованы и доработаны. Но сегодня не все могут реально оценить выгоду ЭПРА. Что это такое? Давайте рассмотрим.
Что такое ЭПРА?
ЭПРА – это электронные пускорегулирующие аппараты, которые устанавливаются для освещения помещения. Светильник ЭПРА существенно помогает сэкономить электроэнергию. Кроме этого, вы также экономите и на приобретении новых ламп. Последнее объясняется тем, что срок использования ламп намного выше, чем других подобных.
ЭПРА лампы дают качественное искусственное освещение, которое благоприятно влияет на работоспособность человека. Благодаря частоте мерцания до 400 герц глаза не устают, таким образом, в дальнейшем голова после работы не болит.
Характеристики и виды электронных пускорегулирующих аппаратов
Все электронные ПРА подразделяются на два вида:
- Аппараты, которые представляют собой единый блок.
- Аппараты, состоящие из нескольких частей.
Кроме этого, электронные пускорегулирующие аппараты могут разделяться на виды, согласно типу ламп: аппараты для газоразрядных ламп, галогеновых источников света, а также для светодиодов.
Если же рассматривать характеристики функционирования ЭПРА, то приборы подразделяются на электронные и электромагнитные.
В соответствии с европейской классификацией все электронные пускорегулирующие аппараты согласно потери мощности подразделяются на классы:
- А1 – регулируемые.
- А2 – нерегулируемые.
- А3 – нерегулируемые ЭПРА (с большими потерями, нежели класс А2).
Как правило, выбирая светильник ЭПРА в магазине нужно руководствоваться последними разновидностями.
Возможности ЭПРА в современном мире
Современные электронные пускорегулирующие аппараты позволяют запуститься лампе мгновенно после того, как будут разогреты ее электроды. Кроме того, во время работы небольшое напряжение поддерживает ЭПРА. Что это значит? Ответ: количество потребляемой энергии значительно меньше, нежели во время горения ламп без данного аппарата.
Электронные ПРА, конечно же, можно заменить аналогами. Но это уже будут громоздкие и шумные дроссели, которые практически не применяются в электротехнике.
Главными особенностями электронных ПРА являются:
- Во время работы лампы, которая подключена через ЭПРА, эффект мерцания снижается до нуля.
- Не наблюдается такое явление как фальстарт лампы. То есть не происходят вспышки перед обычным стабильным зажиганием, когда ломается стартер. Значит, нити накала прослужат намного дольше.
- ЭПРА помогает обеспечить стабильное освещение.
- Некоторые электронные ПРА оборудованы регулятором мощности, которые помогают установить нужную яркость в том или ином помещении.
Как работает ЭПРА
Работа ЭПРА состоит из таких этапов:
- Сначала разогреваются электроды лампы. Их запуск занимает меньше секунды, обеспечивая плавное включение света. Это помогает продлить срок службы самой лампы. Кроме того, стоит отметить, что светильник ЛПО ЭПРА или другие подобные лампы с этими устройствами можно запускать при очень низких температурах, что не сказывается отрицательно на их работе.
- Поджиг – второй этап работы ЭПРА. Во время его работы генерируется импульс высокого напряжения, что способствует наполнению колбы газом.
- Горение – последний этап, на котором поддерживается стабильное невысокое напряжение, необходимое для работы самой лампы.
Схема ЭПРА
В большинстве случаев ЭПРА-схема представляет собой двухтактный преобразователь напряжения. Он может быть как и полумостовым, так и мостовым. Последний вариант встречается очень редко.
В самом начале напряжение начинает выпрямляться диодным мостом. После этого оно постепенно сглаживается конденсатором до стабильного напряжения 310 вольт.
Благодаря полумостовому инвертору напряжение становится высокочастотным.
ЭПРА схема предполагает использование тороидального трансформатора с тремя обмотками. Самая главная из них подает переменное резонансное напряжение на лампу, а две остальные являются вспомогательными. Они противофазно открывают транзисторные ключи.
Таким образом, перед тем как происходит зажигание, максимальный ток накаляет две нити лампы. А большое напряжение на конденсаторе зажигает лампу, которая продолжает светиться, не меняя частоту с момента ее запуска. Как правило, время запуска – не больше 1 секунды.
Использование электронного ПРА со светодиодными модулями
Как мы уже говорили, некоторые осветительные приборы можно использовать с ЭПРА. Что это такое, мы тоже разобрали. Теперь давайте рассмотрим, в чем преимущества использования электронных пускорегулирующих аппаратов совместно со светодиодными модулями.
Самым главным плюсом в данной ситуации является то, что здесь можно избежать сильных скачков напряжения и защитить устройство от электромагнитных помех. То есть ЭПРА защищает данный источник света от негативных внешних факторов. Кроме того, в этой ситуации электронные пускорегулирующие аппараты позволяют сэкономить электроэнергию до 30%, что также является немаловажным фактором при решении использовать ЭПРА. Экономия энергии здесь также объясняется отсутствием необходимости постоянной замены стартеров. А они ломаются намного быстрей и чаще, нежели электронные ПРА.
Отзывы об ЭПРА и их производители
Судя по многим отзывам опрошенных, все отдали свои голоса за электронные ПРА. Самыми популярными производителями осветительного оборудования, которые производят поставки в разные страны мира, включая Россию, являются следующие:
- Helvar (Финляндия) начала выпускать продукцию в 1921 году. И практически сразу зарекомендовала себя одной из самых надежных в производстве радиотехники. Helvar освоила технику производства электронных пускорегулирующих устройств только через несколько десятилетий и продолжает выпускать их по данный момент.
- Tridonic (Австрия) – один из лидеров-производителей ЭПРА. Tridonic начала выпускать свои товары, которые сегодня являются одними из наиболее качественных, еще в конце 70-х годов прошлого века.
- Osram — гигант в области производства источников освещения и всевозможных его комплектующих (сюда относится и электронная ПРА).
Конечно же, эти производители поддерживают отнюдь не низкую стоимость на светильники ЭПРА. Цена их колеблется от 1800 до 4500 рублей (когда приборы других производителей можно приобрести всего за 500-1500 рублей). Но их продукция оправдывает все ожидания. Это объясняется высоким качеством продукции.
Выбираем ЭПРА правильно
Перед тем как купить ту или иную модель ЭПРА (что это, мы уже выяснили), необходимо определиться с производителем. Как уже упоминалось выше, самыми надежными производителями принято считать Osram, Tridonic и Helvar. Но если даже вы остановитесь на одном из этих производителей, есть вероятность того, что неправильно подобранное устройство может стать источником поломки вашего осветительного прибора. Поэтому для того, чтобы такого не случилось, разберемся, на что нужно обращать внимание при покупке ЭПРА.
Итак, выбирая электронные пускорегулирующие аппараты, обратите внимание на следующие параметры:
- Тип ламп, которые вы будете использовать (для каждого типа предназначен свой тип ЭПРА).
- Мощность ламп.
- Климатические условия, с которыми можно познакомиться в документации к ЭПРА.
Каково быть девственницей в 30 лет? Каково, интересно, женщинам, которые не занимались сексом практически до достижения среднего возраста.
15 симптомов рака, которые женщины чаще всего игнорируют Многие признаки рака похожи на симптомы других заболеваний или состояний, поэтому их часто игнорируют. Обращайте внимание на свое тело. Если вы замети.
Наши предки спали не так, как мы. Что мы делаем неправильно? В это трудно поверить, но ученые и многие историки склоняются к мнению, что современный человек спит совсем не так, как его древние предки. Изначально.
Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.
Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.
Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.
Источники: http://onlineelektrik.ru/osveshhenie/sdiod/epra-chto-eto-takoe-i-kak-rabotaet.html, http://www.gaw.ru/html.cgi/adv/publ/lumos/epra.htm, http://fb.ru/article/174193/epra—chto-eto-svetilniki-epra-otzyivyi-tsena