ЭПРА для люминесцентных ламп

ЭПРА – это электронная пускорегулирующая аппаратура, позволяющая значительно продлить срок службы осветительных приборов и сделать их работу более эффективной. Компонент представляет модуль с контактами, к которым подсоединяются клеммы входного напряжения, а также нагрузка в виде ламп.

Блок ЭПРА стал эффективной заменой морально устаревшим стабилизаторам с использованием дросселей и стартеров. Именно электронный модуль устанавливается во все современные приборы.

Помимо отсутствия перечисленных выше недостатков классических пускорегулирующих аппаратов, ЭПРА обладают рядом преимуществ — стабильность освещения в широком диапазоне питающих напряжений, увеличение срока службы ламп (путём обеспечения стабильного «тёплого» старта) и возможность плавного регулирования их яркости (как дополнительная опция) при помощи внешнего регулятора. Коэффициент мощности даже без корректора намного выше, чем у стартерно-дроссельной схемы; ЭПРА с корректором мощности по этому параметру сравнимы с резистивной нагрузкой с коэффициентом мощности стремящимся к 1.

Типичный ЭПРА состоит из следующих блоков:

  1. Фильтр электромагнитных помех — отфильтровывает как входящие в ЭПРА из сети помехи, так и проникающие из ЭПРА в электросеть.
  2. Выпрямитель.
  3. Схема коррекции коэффициента мощности (опционально).
  4. Сглаживающий фильтр.
  5. Инвертор.
  6. Балласт (дроссель).

Инвертор может оснащаться устройством плавного регулирования яркости, требующим использования внешнего светорегулятора, специально предназначенного для управления электронным балластом.

Схема ЭПРА может быть мостовой и полумостовой. Первая имеет вдвое большее количество ключевых элементов (как правило это мощные полевые транзисторы) и используется при больших мощностях ламп (сотни Ватт). Вторая схема применяется намного чаще и, хотя она имеет более низкий КПД по сравнению с мостовой, использование специальных микросхем-драйверов, управляющих ключевыми элементами ЭПРА (например, марки ICB1FL02G) в значительной степени компенсирует этот недостаток. Нужно отметить, что указанные микросхемы применяются и в мощных ЭПРА.

Качественные ЭПРА, помимо перечисленных выше элементов, содержат встроенную защиту от перепадов напряжения сети, импульсных помех и запуска в отсутствие лампы. Линейка продукции включает в себя: стандартные, аналоговые (1-10В) и цифровые (DALI) ЭПРА. Возможности энергосбережения с управляемыми ЭПРА до 85 % по сравнению с традициональными ПРА.

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:

  1. Разогреть две нитки накала.
  2. 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.
Читайте также  Кондуктор для холодной ковки

Для чего нужен балласт

Оборудование, предназначенное для питания ламп, получило название пускорегулирующим аппаратом, а в народе называется балласт. В процессе технического прогресса появились несколько видов балласта.

Для изготовления первого потребуется стартер и дроссель. Преимущества его в простоте, но есть и много недостатков. Имеет невысокий коэффициент полезного действия, наблюдается пульсация светового потока, помехи в электрической сети, когда он включен, маленький коэффициент мощности, есть шумы и стробоскопический эффект.

Электронные балласты являются более современным. Высокочастотный преобразователь устанавливается на плату. У него отсутствуют все недостатки, которые перечислены ранее, что позволяет получить больший световой поток, увеличивается срок службы.

Помимо отсутствия перечисленных выше недостатков классических пускорегулирующих аппаратов, ЭПРА обладают рядом преимуществ — стабильность освещения в широком диапазоне питающих напряжений, увеличение срока службы ламп (путём обеспечения стабильного «тёплого» старта) и возможность плавного регулирования их яркости (как дополнительная опция) при помощи внешнего регулятора. Коэффициент мощности даже без корректора намного выше, чем у стартерно-дроссельной схемы; ЭПРА с корректором мощности по этому параметру сравнимы с резистивной нагрузкой с коэффициентом мощности стремящимся к 1.

Типичный ЭПРА состоит из следующих блоков:

  1. Фильтр электромагнитных помех — отфильтровывает как входящие в ЭПРА из сети помехи, так и проникающие из ЭПРА в электросеть.
  2. Выпрямитель.
  3. Схема коррекции коэффициента мощности (опционально).
  4. Сглаживающий фильтр.
  5. Инвертор.
  6. Балласт (дроссель).

Инвертор может оснащаться устройством плавного регулирования яркости, требующим использования внешнего светорегулятора, специально предназначенного для управления электронным балластом.

Схема ЭПРА может быть мостовой и полумостовой. Первая имеет вдвое большее количество ключевых элементов (как правило это мощные полевые транзисторы) и используется при больших мощностях ламп (сотни Ватт). Вторая схема применяется намного чаще и, хотя она имеет более низкий КПД по сравнению с мостовой, использование специальных микросхем-драйверов, управляющих ключевыми элементами ЭПРА (например, марки ICB1FL02G) в значительной степени компенсирует этот недостаток. Нужно отметить, что указанные микросхемы применяются и в мощных ЭПРА.

Качественные ЭПРА, помимо перечисленных выше элементов, содержат встроенную защиту от перепадов напряжения сети, импульсных помех и запуска в отсутствие лампы. Линейка продукции включает в себя: стандартные, аналоговые (1-10В) и цифровые (DALI) ЭПРА. Возможности энергосбережения с управляемыми ЭПРА до 85 % по сравнению с традициональными ПРА.

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.

Общая информация

Конструкция устройства предельно проста. Она состоит из дросселя, который сглаживает пульсацию, стартера в роли пускателя и конденсатора для стабилизации напряжения. Но этот прибор уже считается устаревшим.

Модели были доработаны и теперь они называются электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПР). Они относятся к тому же типу приборов, что и ПРА, но в их основе лежит электроника. По сути, это плата небольшого размера с несколькими элементами. Компактная конструкция позволяет устанавливать ее без особых затруднений.

Все ПРА условно делят на два вида:

  • состоящие из единого блока;
  • состоящие из нескольких частей.

Классифицировать приборы можно и по типу ламп: аппараты для галогеновых, светодиодных и газоразрядных. Для понимания того, что такое ЭмПРА, и чем она отличается от ЭПРА, нужно рассматривать характеристики функционирования. Они могут быть электронными и электромагнитными.

Что такое ЭПРА и для чего нужен данный прибор?

Перед читателями нашего блога очень часто встает вопрос и порой эти самые вопросы сыпятся нам на почту, дабы рассказать о тонкостях выбора электронной пуско-регулирующей аппаратуры или аппарата (сокращенно: ЭПРА). Мы подготовили для вас информацию. Путь к ее изучению нелегкий, но опытный пользователь сразу поймет что и к чему.

Итак, об использовании и выборе ЭПРА.

Само по себе использование ЭПРА позволяет значительно увеличить срок службы осветительных приборов данного типа.

ЭПРА является уже неким следующим этапом в развитии систем зажигания света. Ей доступен другой компонент для обеспечения питания, а также контакты для подключения одного или нескольких источников света. Такой блок относился к замене, но устаревшей системы с дроссельной заслонкой, а также стартером.

Устройство ЭПРА: что в него входит и схемы

Электронный пускорегулирующий аппарат (electronic ballast) — это сложное электронное устройство, структура которого включает в себя:

  1. Фильтр помех: необходим для нивелирования влияния помех электросети;
  2. Выпрямитель: необходим для преобразования переменного тока в постоянный;
  3. Корректор мощности;
  4. Сглаживающий фильтр: используется для уменьшения пульсаций;
  5. Инвертор: увеличивает напряжение до необходимой степени;
  6. Балласт: аналог электромагнитного дросселя.

В некоторых моделях инвертор может быть дополнен регулятором яркости. Это потребует наличия внешнего регулятора освещения. Существует огромное количество разработанных схем и сейчас мы более подробно о них и расскажем.

Компонентная база ЭПРА для дневных ламп действительно разнообразна: от мощных полевых транзисторов до совсем небольшим микросхем в светильниках, можно сказать совсем маломощных.

Тем не менее формула одна.

В упрощенном виде для одной лампы дневного света (ЛДС) схема выглядит так:

Схема состоит всего из двух частей: люминесцентной лампы и электронного пускателя. С точки зрения электромонтера, это гораздо менее сложно, чем классическая схема освещения при использовании электромагнитного дросселя и стартера. Напряжение ключей связано с клеммами N и L. Вывод ground -заземление. Для подключения ЭПРА, подключение «земли» не обязательно и необходимо лишь использовано для безопасной деятельности.

Система подключения для 2 ЛДС примерно такая же.

В ней нет никаких дополнительных элементов, схема дополнена только 2-мя лампочками, конечные выводы которого связаны непосредственно с электронному блоку.

Схемы ЭПРА сложны и включают в себя несколько электронных элементов. Это действительно сложная задача для человека без инженерного образования и специального основного или дополнительного образования.

Кроме того, далеко не каждый электрик сможет разобраться во всей этой цепи сразу. Однако можно!

Это довольно простая схема электроники. В упрощенном смысле план функционирует так, как ему это подобает. Коррекция осуществляется двухполупериодным выпрямителем-диодным мостом.

Сглаживание изменений осуществляется электролитическим конденсатором, созданным для сети большего напряжения, так как амплитуда синусоидальной волны относительно половины указанной выше сети (√ 2 * 220). Остальные процедуры регулируются чипом. Полевые транзисторы отвечают за подачу напряжения на лампы. Тогда преобразователь работает независимо, регулярность не изменяется.

Понимание электроники позволяет создать систему питания для флуоресцентного света от низковольтных источников. План довольно маленький. Одна из самых важных вещей-правильно намотать трансформатор.

Читайте также  Как красить молотковой краской

Как работает пускатель?

Какая бы система ни была использована для запуска люминесцентной лампы — общая концепция остается неизменной. В принципе, аналогичные процессы происходят при использовании дросселя и стартера. Всего 3 фазы:

  • Предварительный нагрев электродов. В ЭПРА это происходит за счет довольно легкого повышения напряжения на вольфрамовых нитях.
  • Поджиг. В этот момент цепь подает высоковольтный импульс (обычно это касается как одного, так и половины киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газов и паров ртути. Напряжение зажигания люминесцентных ламп существенно больше напряжения горения.
  • Само горение. После высоковольтного импульса цепь минимизирует напряжение до требуемого уровня, чтобы сохранить разряд излучения. Частота вращения присутствующих на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В ЭПРА импульс подается на электронную схему. В классической системе это происходит за счет энергии, собираемой дросселем. Домашний нагрев электродов также обеспечивается ЭПРА. Когда цепь стартера включена, электроды нагреваются, когда стартер входит в контакт с замкнутыми. Вы можете изменить его с помощью переключателя, не ремонтируя его.

Основные схемы подключения

Разработка таких инструментов было выполнено для минимизации конструкции самого светильника, а также изменения крупногабаритных дросселя и стартера с одним компонентом, который подключен к источнику питания кондиционера и к электродам люминесцентного света.

EPA лишены всех недостатков традиционных схем подключения.

Есть модули, разработанные для соединения 4 ламп одновременно.

С одной или двумя лампами….

Компонент EPRA подключается непосредственно к люминесцентной лампе.

Во всех случаях предлагается разместить выключатель на фазовый провод. Если его нет, то потенциал может быть сохранен. Это, безусловно, будет показано бледным мерцанием в выключенном состоянии.

У работающими, но весьма дешевыми ЭПРА подобное явление наблюдается довольно часто: мерцание.

Ремонтные работы ЭПРА

Если уж так случилось, что EPRA вышел из строя и ему все-таки требуется базовый ремонт, то тут лучше или отдать в сервисный центр на ремонт тем, кто действительно в этом разбирается, либо достать множество литературы и перечитать ее, прежде, чем приступить к самостоятельным ремонтным работы.

А работы эти действительно не простые, кто сталкивался — то поймет!

Скажем сразу: ищите потемнение на плато, или окрас черного цвета. Причина изначально кроется в этом. Ну и вы наверное сами понимаете, что если плато перегорело, то это уже следствие неверного подключения, либо причина поломки и вовсе зарыта более глубоко.

Мы начинаем инструментальную диагностику с осмотра предохранителя. Вообще, оговоримся сразу — он обозначен латинской буквой F, а также цифрой-порядковым номером.

При предварительном осмотре балласта для люминесцентных ламп обратите внимание на конденсаторы. Если конденсатор деформирован или имеется даже вздутие, его следует заменить. Очень важно использовать конденсатор с напряжением не ниже того, которое было установлено. Больше возможно, меньше-нет. Не рекомендуется трансформировать эту способность. Обязательно соблюдайте полярность. Неточная полярность является основным источником перенапряжения конденсатора.

Далее, очень важно, чтобы провод из полупроводников. Диоды не должны быть в пробое — при любой полярности зондов мультиметра, вы не должны слушать писк. То же самое относится и к униполярным транзисторам. Выселение, ресурс и дренажная труба не должны называться короткими в любой обстановке.

Большинство мастеров сервисных объектов предпочитают не проводить ремонтные работы стартерной цепи. А потребителю можно выставить счет на сумму, превышающую расходы на новый гаджет. Мастера считают, что когда на доске запущено более одной детали, ремонт считается финансово нецелесообразным.

Как же выбрать ЭПРА самостоятельно?

Если вы решили обновить освещение, заменив дроссель, а также стартер на современный электронный стартер для ламп, вы должны сначала выбрать производителя. Гораздо лучше отказаться от неизвестных брендов и подозрительно экономичных по ценам.

Однако вы не можете сразу заявить, что недорогой — это плохо, а также быстро выйдет и строя. Среди производителей, особое внимание мы направляем на следующие:

  • Компания Helvar
  • Компания OSRAM
  • Компания Tridonic

Очень важно изучить документацию при выборе. Следующие характеристики имеют решающее значение:.

  • Тип источника света.
  • Мощность источников света.
  • Условия, а также способы действия.

Особенности ЭПРА

Подводя итог, можно констатировать, что, как и любой цифровой элемент, электронный стартер имеет свои преимущества и недостатки.

  • Более длительный срок службы люминесцентной лампы.
  • Повышается производительность, снижаются потери (по крайней мере, отсутствует постоянное намагничивание сердечника дросселя). Экономия составляет целых 30 процентов.
  • Никаких реактивных выхлопов в энергосистему. Не вмешивайтесь в работу других устройств.
  • Отсутствие мерцания во время запуска и отсутствие эффекта стробирования во время работы.
  • Автоматика отключается при выходе лампы из строя.
  • Плавный домашний нагрев электродов.
  • Стабильный световой результат во время скачков напряжения.
  • Возможность обслуживания постоянным током (не все модели).
  • Они имеют защиту от короткого замыкания.
  • Отсутствие характерного звука.
  • Возможно начать освещение при низких температурах.
  • Низкое качество, дешевые электронные балласты недолговечны.

Резюме

Краткий анализ показывает, что большинство достоинств ЭПРА на улице либо перестает быть достоинством, либо не имеет значения, а недостатки носят принципиальный характер. Поэтому светильники с ЭПРА непопулярны в Америке, в Европе, непопулярны у нас. Их доля в общем количестве уличных светильников — менее 1%, и это не просто так.

При этом во внутреннем освещении ситуация кардинально противоположная, применение ЭПРА оправдано и целесообразно, экономически эффективно.

В уличном освещении рекомендуется использовать либо светильники с традиционными ЭМПРА, либо, для задач управления освещением, ЭМПРА с переключением обмоток.