Схема балласта люминесцентной лампы

Схема балласта для люминесцентных ламп

Схема балласта люминесцентной лампы

  1. Роль балласта в люминесцентных лампах
  2. Типовая схема балласта
  3. Ремонт электронного балласта

Освещение в больших помещениях все чаще осуществляется с помощью трубчатых люминесцентных ламп. Они способны значительно экономить электроэнергию и освещать пространство рассеянным светом. Однако их срок эксплуатации во многом зависит от нормальной работы всех составных частей. Среди них большое значение имеет схема балласта люминесцентных ламп, обеспечивающая зажигание и поддерживающая нормальный рабочий режим.

Балласт для люминесцентных ламп

В большинстве традиционных конструкций, рассчитанных на ток с частотой 50 Гц, для электропитания используются электромагнитные пускорегулирующие аппараты. Получение высокого напряжения происходит через реактор, когда размыкается биметаллический ключ. Через него протекает ток, обеспечивающий накал электродов при замкнутых контактах.

Схема балласта люминесцентной лампы

Данные пусковые устройства имеют ряд серьезных недостатков, не позволяющих люминесцентным лампам полностью использовать свой ресурс при освещении помещений. Создается мерцающий свет, повышенный уровень шума, нестабильный свет во время перепадов напряжения.

Все эти недостатки устраняются путем применения электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА ), получивших название электронного балласта. Использование балласта позволяет практически мгновенно зажигать лампу без шума и мерцания. Высокочастотный диапазон делает освещение более комфортным и стабильным. Полностью нейтрализуется негативное воздействие колебаний напряжения сети. Все мигающие и вспыхивающие неисправные лампы отключаются с помощью системы контроля.

Схема балласта люминесцентной лампы

Все электронные балласты имеют относительно высокую стоимость. Однако, в дальнейшем, происходит видимая компенсация начальных затрат. При одном и том же качестве светового потока, энергопотребление уменьшается в среднем на 20%. Светоотдача люминесцентной лампы повышается за счет более высокой частоты и повышенного коэффициента полезного действия ЭПРА в сравнении с электромагнитными устройствами. Щадящий режим пуска и работы с применением балласта позволяет увеличить срок эксплуатации ламп на 50%.

Эксплуатационные расходы значительно снижаются, поскольку не требуется замена стартеров, а количество замены ламп на светодиодные также сокращается. При использовании системы управления светом можно добиться дополнительной экономии электроэнергии до 80%.

Типовая схема балласта

В конструкции ЭПРА применяется активный корректор коэффициента мощности, обеспечивающий совместимость с электрической сетью. Основой корректора является мощный повышающий импульсный преобразователь, управляемый специальной интегральной микросхемой. Это обеспечивает номинальный режим с коэффициентом мощности, близким к 0,98. Высокое значение данного коэффициента сохраняется в любых режимах работы. Изменение напряжения допускается в диапазоне 220 вольт + 15%. Корректор обеспечивает стабильную освещенность даже при значительных перепадах напряжения сети. Для его стабилизации используется промежуточная цепь постоянного тока .

Схема балласта люминесцентной лампы

Важную роль играет сетевой фильтр, сглаживающий высокочастотные пульсации питающего тока. В совокупности с корректором этот прибор жестко регламентирует все составляющие потребляемого тока. Вход сетевого фильтра оборудован защитным узлом с варистором и предохранителем. Это позволяет эффективно устранять сетевые перенапряжения. С предохранителем последовательно соединяется терморезистор, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, обеспечивающий ограничение броска входного тока, во время подключения ЭПРА от инвертора к сети.

Кроме основных элементов, схема балласта для люминесцентных ламп предполагает наличие специального узла защиты. С его помощью происходит контроль за состоянием ламп, а также их отключение в случае неисправности или отсутствия. Данный прибор следит за током, который потребляет инвертор, и напряжением, поступающим на каждую из ламп. Если в течение определенного промежутка времени заданный уровень напряжения или тока превышает установленное значение, то защита срабатывает. То же самое происходит во время обрыва контура нагрузки.

Схема балласта люминесцентной лампы

Исполнительным элементом защитного узла является тиристор. Его открытое состояние поддерживается током, проходящим через резистор, установленный в балласте. Значение балластного сопротивления позволяет тиристорному току поддерживать включенное состояние до того момента, пока с ЭПРА не будет снято питающее напряжение.

Узел управления ЭПРА питается через сетевой выпрямитель при прохождении тока в балластном резисторе. Сокращение мощности электронного балласта и улучшение его коэффициента полезного действия позволяет использовать ток сглаживающей цепи. Данная цепь подключается к точке, где соединяются транзисторы инвертора. Таким образом, происходит питание системы управления. Построение схемы обеспечивает запуск системы управления на начальной стадии, после чего, с небольшой задержкой запускается цепь питания.

Ремонт электронного балласта

Электронный балласт: современное решение для качественной и экономной работы люминесцентных ламп

Несмотря на то, что долговечные и надёжные люминесцентные лампы прочно вошли в нашу жизнь, усовершенствованный пускорегулирующий механизм к ним ещё не оценён потребителями по достоинству. Основная причина этого – высокая цена на электронные пускорегулирующие аппараты.

Главное преимущество схемы балласта для люминесцентных ламп заключается в экономии энергии, потребляемой источником света (до 20%) и увеличении срока её службы. Потратив деньги на покупку ЭПРА, мы экономим на электроэнергии и приобретении новых ламп в будущем. К преимуществам также можно отнести бесшумность, мягкость пуска и простоту установки.

Воспользовавшись прилагаемой к устройству инструкцией, компактную микросхему электронного балласта удастся без проблем установить в светильник. Заменив ею традиционный дроссель, стартер и конденсатор, мы позволим лампе стать более экономной.

Устройство ЭПРА для люминесцентных ламп

Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп выглядят следующим образом:
Схема балласта люминесцентной лампы
На плате ЭПРА находится:

  1. Фильтр электромагнитных помех, который устраняет помехи, приходящие со стороны сети. А также гасит электромагнитные импульсы самой лампы, которые могут негативно влиять на человека и окружающие бытовые приборы. Например, создавать помехи в работе телевизора или радиоприёмника.
  2. Задача выпрямителя — преобразовывать постоянный ток сети в переменный, подходящий для питания лампы.
  3. Коррекция коэффициента мощности – схема, отвечающая за контроль сдвига по фазе переменного тока, проходящего через нагрузку.
  4. Сглаживающий фильтр предназначен для снижения уровня пульсации переменного тока.

Как известно, выпрямитель идеально выпрямить ток не в состоянии. На выходе из него пульсация может составлять от 50 до 100 Гц, что неблагоприятно сказывается на работе лампы.

  • Инвертор используется полумостовой (для небольших ламп) или мостовой с большим количеством полевых транзисторов (для мощных ламп). КПД у первого типа относительно невысокий, но это компенсируется микросхемами-драйверами. Основная задача узла – преобразование постоянного тока в переменный.

    Схема балласта люминесцентной лампы Перед тем, как выбрать энергосберегающую лампочку. рекомендуется изучить технические характеристики её разновидностей, их преимущества и недостатки. Особое внимание следует уделить месту установки компактной люминесцентной лампы. Очень частое включение-выключение или морозная погода на улице значительно сокращают продолжительность работы КЛЛ.

    Подключение LED лент в сеть 220 Вольт осуществляется с учетом всех параметров осветительных устройств — длина, количество, монохромность или многоцветность. Подробнее об этих особенностях — здесь.

  • Дроссель для люминесцентных ламп (специальная индукционная катушка из свёрнутого проводника) участвует в подавлении помех, накоплении энергии и плавной регулировке яркости.
  • Защита от перепадов напряжения – устанавливается не во всех ЭПРА. Защищает от колебаний напряжения в сети и ошибочного пуска без лампы.
  • Принцип действия устройства

    Схема балласта люминесцентной лампыСхему включения люминесцентной лампы вместе с балластом можно разделить на четыре основные фазы.

    Из выпрямителя ток поступает на буфер конденсатора, где сглаживается частота пульсации. Затем высокое постоянное напряжение попадает на полумостовой инвертор. Конденсаторы низкого напряжения электрода лампы и микросхемы заряжаются.

    Как только напряжение достигает 5,5 В, микросхема сбрасывается. Транзисторы регулируют зарядку конденсатора компенсационной обратной связи. Напряжение растёт. И когда оно достигает 12 В микросхема начинает генерировать колебания – система входит в фазу предварительного нагрева.

    Если лампы нет, цепь разрывается на этапе зарядки конденсаторов низкого напряжения.

    После генерирования колебаний ток течёт через центральную часть полумоста и электроды лампы. Частота колебаний постепенно снижается, а напряжение тока растёт. Весь процесс нагрева в среднем занимает до 1,8 секунды с момента включения. При этом напряжение довольно низкое, что не позволяет лампе включиться раньше положенного срока. Лампа за это время успевает прогреться. Так называемый холодный поджиг портит лампы – их концы темнеют. ЭПРА создан, чтобы надёжно защитить лампу от такого неправильного пуска.
    Схема балласта люминесцентной лампы

    Частота полумоста снижается до минимума и приближается к показателям резонансной частоты контура, образованного электродами лампы. Минимальное значение напряжения зажигания лампы 600 Вольт. Дроссель способствует преодолению током этого значения – повышает напряжение и лампа зажигается. Поджиг происходит в среднем за 1,7 секунды.

    Схема балласта люминесцентной лампы Чтобы оценить уровень эффективности применения диммера для ламп накаливания. необходимо проанализировать все плюсы и минусы использования такой схемы управления освещением. При покупке любых ламп, будет не лишним обратить внимание, могут ли они быть подвергнуты диммированию

    Установка блока защиты может продлить срок службы лампочек накаливания путем их плавного включения. Для бытовых галогенок в этих же целях используют электронный понижающий трансформатор.

    Частота тока падает до номинальной рабочей частоты. В процессе работы конденсаторы низкого напряжения постоянно заряжаются. Активируется упреждающее управление, которое регулирует частоту переключения полумоста.

    Мощность лампы поддерживается в достаточно стабильном положении, даже если происходят перепады напряжения в сети.

    • Задействование схемы ЭПРА для люминесцентных ламп исключает сильное нагревание прибора, поэтому о пожарной безопасности светильника можно не беспокоиться.
    • Устройством обеспечивается равномерное свечение – глаза не устают.
    • С недавнего времени в офисных помещениях правилами охраны труда рекомендовано использовать ЭПРА совместно со всеми люминесцентными лампами.

    Видео с примером работы люминесцентной лампы от ЭПРА

    Балластники для люминесцентных ламп: подключения и принципы работы

    Люминесцентная лампа (ЛЛ) – это источник света из стеклянной герметичной колбы, внутри которой создается электрический электродный разряд, протекающий в газовой среде. На ее внутренней поверхности находится фосфорсодержащий слой (люминофор). Внутри лампы находится инертный газ и 1% паров ртути. При действии на них электрического разряда они излучают невидимый визуально ультрафиолетовый свет, который заставляет светиться люминофор.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    Балластники для люминесцентных ламп

    Если в помещении разобьется даже одна люминесцентная лампа, пары ртути превысят допустимые показатели в 10 раз. Ее вредное влияние сохраняется в течение 1-2 месяцев.

    Применение

    Электропроводная газовая среда внутри ламп дневного света обладает отрицательным сопротивлением, проявляющимся в том, что с увеличением тока напряжение между электродами снижается.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    Схема работы люминесцентной лампы

    Поэтому в схему подключается ограничитель тока LL1 – балластник, как видно из рисунка. Устройство также служит для создания кратковременного повышенного напряжения зажигания ламп, которого недостаточно в действующей сети. Еще его называют дросселем.

    Пускорегулирующее устройство также содержит небольшую лампу тлеющего разряда E1 – стартер. Внутри нее расположены 2 электрода, один из которых подвижный, он выполнен из биметаллической пластины.

    В исходном состоянии электроды разомкнуты. При подаче на схему напряжения сети замыканием контакта SA1 в начальный момент через лампу дневного света ток не проходит, а внутри стартера между электродами образуется тлеющий разряд. От него нагреваются электроды, и биметаллическая пластина изгибается, замыкая контакт внутри стартера. В результате ток через балласт LL1 увеличивается и нагревает электроды люминесцентной лампы.

    После замыкания разряд внутри стартера E1 прекращается, и электроды начинают остывать. При этом происходит их размыкание, и в результате самоиндукции дроссель создает значительный импульс напряжения, зажигающий ЛЛ. При этом через нее начинает проходить ток, равный по величине номинальному, который затем уменьшается в 2 раза из-за падения напряжения на дросселе. Этого тока недостаточно, чтобы в стартере появился тлеющий разряд, поэтому его электроды остаются разомкнутыми, пока горит лампа дневного света. Конденсаторы С1 и С2 позволяют уменьшить реактивные нагрузки и увеличить кпд.

    Электромагнитный дроссель

    Балласт ограничивает протекающий ток. Часть мощности нагревает устройство, что приводит к потерям энергии. По уровням потерь балласт для ламп может быть следующим:

    При включении балласта в сеть переменное напряжение опережает ток по фазе. В его обозначении всегда указывается косинус угла этого отставания, называемый коэффициентом мощности. Чем меньше его величина, тем больше потребляется реактивная энергия, являющаяся дополнительной нагрузкой. Чтобы увеличить коэффициент мощности до величины 0.85, параллельно сети подключается конденсатор с емкостью 3-5 мкф.

    Любой электромагнитный дроссель создает шум. В зависимости от того, насколько его можно уменьшить, выпускают балласты с нормальным (Н), пониженным (П), очень низким (С, А) уровнями шума.

    Мощности ламп и балластов должны подбираться в соответствии друг с другом (от 4 до 80 Вт), иначе светильник преждевременно выйдет из строя. Они поставляются в комплекте, но можно подобрать своими руками.

    Классическое устройство запуска из электромагнитного балласта и пускателя (ЭмПРА) имеет следующие достоинства:

    • относительная простота;
    • высокая надежность;
    • небольшая цена;
    • не требуется ремонт, поскольку даже своими руками он обойдется дороже нежели, чем купить новый блок.

    Кроме того, ему присуща целая масса недостатков:

    • длительный запуск;
    • потери энергии (до 15 %);
    • шум при работе дросселя;
    • большие габариты и вес;
    • неудовлетворительный запуск при низкой температуре среды;
    • моргание лампы.

    Недостатки дросселей привели к необходимости создать новое устройство. Электронный балласт – это инновационное решение, повышающее качество работы ЛЛ и делающее ее долговечной. Схема ЭПРА (электронное пускорегулирующее устройство) – это единый электронный блок, формирующий последовательность изменения напряжения для зажигания.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    Блок-схема запуска ламп с помощью ЭПРА

    Преимущества электронных схем следующие:

    • запуск может быть моментальным и с задержкой;
    • нет необходимости в стартере для запуска;
    • за счет высокой частоты отсутствует «моргание», а светоотдача выше;
    • конструкция легче и компактней;
    • долговечность за счет оптимальных режимов пуска и работы.

    Внешне ЭПРА выглядит, как показано на рисунке ниже.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    ЭПРА для люминесцентных ламп

    Недостатком ЭПРА является высокая цена из-за сложности схемы.

    Запуск ламп

    Электроды лампы разогреваются, после чего на них подается высокое напряжение через пускорегулирующее устройство. Его частота составляет 20-60 кГц, что дает возможность исключить мерцание и повысить кпд. В зависимости от схемы запуск может быть мгновенным или плавным – с нарастанием яркости до рабочей.

    При холодном пуске период эксплуатации люминесцентных ламп значительно снижается.

    К процессу разогрева электродов добавляется колебательный контур в цепи питания лампы, входящий в электрический резонанс перед разрядом. При этом значительно повышается напряжение, более интенсивно подогреваются катоды и в результате зажигание происходит легко. Как только начинается разряд в лампе, колебательный контур сразу выходит из резонанса и устанавливается рабочее напряжение.

    У дешевых ЭПРА или собранных своими руками принцип действия аналогичен варианту с дросселем: зажигание ламп производится большим напряжением, а удерживание разряда – малым.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    Схема электронного балласта

    Как и на всех схемах ЭПРА, выпрямление напряжения производится диодами VD4-VD7, которое затем фильтруется конденсатором C1. Емкость фильтра выбирается из расчета 1 мкФ на 1 Вт мощности ламп. При меньших номиналах конденсатора свечение будет более тусклым.

    Как только происходит подключение к сети, сразу начинает заряжаться конденсатор С4. При достижении 30 В пробивается динистор CD1 и импульсом напряжения открывается транзистор T2, затем начинает работать полумостовой автогенератор из транзисторов T1, T2 и трансформатора TR1 c двумя противофазно включенными первичными и одной вторичной обмотками. Резонансная частота последовательного контура из конденсаторов С2, С3, дросселя L1 и генератора близки по величине (45-50 кГц). Когда напряжение на конденсаторе С3 поднимется до величины пуска, лампа зажигается. При этом снижаются частота генератора и напряжения, а дроссель ограничивает ток. Из-за высокой частоты его габариты небольшие.

    Неисправности и ремонт

    Сгоревшие детали в схеме часто видно. Как проверить электронный балласт? Чаще всего из строя выходят транзисторы. Перегоревшую деталь можно обнаружить визуально. Когда производится ремонт своими руками, рекомендуется проверить парный с ним транзистор и расположенные рядом резисторы. По ним не всегда видно сгоревшие. Вздутый конденсатор обязательно меняется. Если сгоревших деталей несколько, ремонт балласта не делается.

    Иногда после выключения ЭПРА лампа продолжает слабо мерцать. Одной из причин может быть наличие потенциала на входе при отключении нуля. Схему надо проверить и сделать подсоединения своими руками, чтобы выключатель был установлен на фазу. Возможно, что остается заряд на конденсаторе фильтра. Тогда к нему следует подключить параллельно сопротивление для разрядки на 200-300 кОм.

    Из-за скачков напряжения в сети часто необходим ремонт светильников с электронным балластом. При неустойчивом электроснабжении лучше применять электромагнитный дроссель.

    Компактная лампа (КЛЛ) содержит ЭПРА, встроенный в цоколь. Ремонт ЛЛ низкой цены и качества производится по следующим причинам: сгорание нити накала, пробой транзисторов или резонансного конденсатора. Если сгорела спираль, ремонт своими руками ненадолго продлит срок службы и лампу лучше заменить. Ремонт ЛЛ, у которых обгорел слой люминофора (почернение колбы в области электродов), также производить нецелесообразно. При этом исправный балласт можно использовать как запасной.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    Обгорание люминофора на люминесцентной лампе

    Ремонт электронного балласта долго не потребуется, если модернизировать КЛЛ, установив своими руками NTS-термистор (5-15 Ом) последовательно с резонансным конденсатором. Деталь ограничивает пусковой ток и надолго защищает нити накала. Целесообразно также сделать вентиляционные отверстия в цоколе.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    Устройство вентиляции своими руками для отвода тепла от балласта

    Аккуратно сверлятся отверстия рядом с трубкой для ее лучшего охлаждения, а также около металлической части цоколя, чтобы отвести тепло от деталей балласта. Подобный ремонт возможен только в сухих помещениях. Посередине можно сделать третий ряд отверстий сверлом большего диаметра.

    Ремонт с установкой термистора производится с выпаиванием проводника на нижней площадке с припоем. Затем отгибается выпуклая часть цоколя от стеклянной колбы и освобождается второй провод. После цоколь снимается и обеспечивается доступ к печатной плате. После того как ремонт будет закончен, цоколь устанавливается в обратной последовательности.

    Изготовить своими руками

    Трубчатые ЛЛ длиной 1200 мм недорого стоят и могут освещать большие площади. Светильник можно изготовить своими руками, например, из 2 ламп по 36 Вт.

    1. Корпус – основание прямоугольной формы из негорючего материала. Можно использовать бывший в употреблении светильник, для которого ремонт уже не требуется.
    2. ЭПРА подбирается под мощность светильников.
    3. На каждую из ламп понадобится по 2 патрона G13, многожильный провод и крепеж.
    4. Патроны для ламп крепятся на корпусе после выбора расстояния между ними.
    5. ЭПРА устанавливается в зоне минимального нагрева от ламп (обычно ближе к центру) и подключается к патронам. Каждый блок выпускается со схемой подключений на корпусе.
    6. Светильник крепится на стене или потолке с подключением к сети питания на 220 В через выключатель.
    7. Для защиты ламп желательно применять прозрачный колпак.

    Схема балласта люминесцентной лампы

    Замена. Видео

    Как заменить электронный балласт в светильнике, наглядно расскажет это видео.

    ЛЛ следует питать током высокой частоты, для чего хорошо подходит электронный балластник. Они содержат мало паров ртути, здесь требуется нормированный по времени и току подогрев нитей накала для выхода в рабочий режим.

    Источники: http://electric-220.ru/news/skhema_ballasta_dlja_ljuminescentnykh_lamp/2015-10-05-921, http://elektrik24.net/osvetitelnye-pribory/lampy/energosberegayushhie/lyuminescentnye/elektronnyj-ballast.html, http://elquanta.ru/lampa/ballastniki-lyuminescentnykh-lamp.html

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Всё об электрике в доме
    Добавить комментарий
    Adblock
    detector