Люмінесцентні лампи свого часу справили справжню революцію у освітленні, оскільки за своєю світловіддачею вони перевершують звичайні лампи розжарювання у кілька разів. Наприклад, одна лампа денного світла (це ще одна назва люмінесцентних ламп) потужністю 20 Вт дає такий світловий потік, який доступний лише лампі 100 Ватної лампи розжарювання. Якщо лампу розжарювання легко можна підключити в мережу, використовуючи тільки патрон вимикач і дроти, то люмінесцентній лампі, як «примхливій дамі», потрібно створити спеціальні «комфортні умови». Її треба спочатку підготувати до пуску, потім запустити, а після того, як вона спалахне постійно стежити за її «самопочуттям». Цим займаються пускорегулюючі апарати (ПРА). Найсучаснішим та найефективнішим ПРА є електронний ПРА (ЕПРА), який прийнято називати електронний баласт.
Слово «баласт» у назві цього пристрою може викликати у деяких читачів певний дисонанс, оскільки одним із його значень є марний вантаж, який доводиться нести. Однак баласт не завжди буває марним, а іноді і необхідним. Наприклад, без баласту будь-яке судно не мало б потрібну посадку та стійкість, а дирижаблі та аеростати не можуть регулювати висоту свого польоту. До речі, походження слова «баласт» лінгвісти віддають голландцям – нації мореплавців та суднобудівників. Тому ми пропонуємо поняття електронного баласту сприймати суто в позитивному ключі як те, що дійсно необхідно.
Умови, необхідні для запуску та горіння люмінесцентної лампи
Розглянемо коротко пристрій лампи і дізнаємось які процеси у ній відбуваються.
Люмінесцентні лампи можуть бути різної форми, але найпоширенішими є лінійні, які мають вигляд герметичного витягнутого циліндра, зробленого з тонкого скла. Повітря зсередини відкачують, але закачують інертні гази та пари ртуті. Суміш газів у лампі знаходиться під зниженим тиском (приблизно 400 Па).
З одного та іншого кінця лампи є по електроду (катоду) складної конструкції. Кожен катод має два штирькові роз'єми зовні, а всередині між ними розміщена вольфрамова спіраль з особливим емісійним покриттям. Якщо до протилежних катодів прикласти напругу 220 В, то в лампі нічого не станеться, так як розріджений газ просто так не проводить електричний струм. Відомо, що для протікання електричного струму необхідно дві умови:
- Наявність вільних заряджених частинок (електронів та іонів).
- Наявність електронного поля.
Коли ми подаємо на катоди змінну напругу в 220 В, то з електричним полем у колбі буде все гаразд, оскільки воно існує у будь-якому середовищі, навіть у вакуумі. Але основна «важкість» — наявність вільних заряджених частинок. Газ у колбі нейтральний і зміни поля ніяк не реагує. Для отримання тліючого газового розряду існують два способи:
- Перший спосіб полягає в тому, що на катоди лампи відразу подають дуже високу напругу, яка примусово вириває електрони з катодів і пробиває газ в лампі, що викликає його іонізацію і появу розряду. Такий пуск називається холодним, він дозволяє стартувати лампам дуже швидко. Мало того, такий спосіб може змусити світитися ті лампи, які вже не працюють у стандартних світильниках через катоди (одну і навіть дві), що перегоріли спіралі.
- Другий спосіб передбачає плавне нагрівання спіралей, що викликає електронну емісію (поява вільних зарядів), а потім підняття напруги на катодах доти, поки в лампі не виникне розряд. Вільні електрони при цьому розганяються та іонізують газ усередині колби лампи.
Другий спосіб запалювання ламп краще, оскільки при цьому термін їхньої служби зростає в рази. Метод швидкого холодного пуску дуже популярний у радіоаматорів, які роблять, за їхніми словами, «девайси, що реанімують дохлі лампи». Це, звичайно, дуже цікаве експериментальне поле для любителів посидіти з паяльником, але з точки зору економічної доцільності, таке заняття звичайній людині може здатися дуже дивним при ціні нової лампи максимум 100 рублів і термін служби 12 000 годин. Чи не краще новій лампі забезпечити плавний пуск і довгу службу замість «воскресіння» тих, що потребують утилізації. Якщо холодний пуск застосовувати до нових ламп, їх катоди від «шокового» впливу підвищеним напругою дуже швидко стануть непридатними до роботи у нормальних світильниках.
Після того, як у лампі виникне тліючий розряд, її опір різко падатиме, і якщо залишити це питання безконтрольним, струм зросте настільки, що в лампі запалиться справжнісінька високотемпературна плазмова електрична дуга, яка призведе до швидкого виходу лампи з ладу, яка може бути та з неприємними наслідками. Тому ПРА повинні після запалення лампи ще й обмежувати струм, що протікає, зберігаючи його таким, щоб відбувався саме тліючий розряд.
На нашому порталі є стаття, де детально описуються всі процеси, що відбуваються в люмінесцентній лампі як під час старту, так і під час горіння. Також у статті розказано, як правильно підключити лампи з використанням електромагнітного баласту (ЕмПРА). Читаємо: «».
Виходячи з усього вищевикладеного, можна відзначити які функції повинні виконувати ПРА:
- Плавний розігрів ниток розжарювання катодів лампи, що ініціює термоелектронну емісію.
- Ініціювання появи тліючого розряду шляхом збільшення напруги на катодах.
- Після появи розряду відключення розжарення, обмеження струму лампи та підтримка процесу горіння навіть при нестабільному напрузі мережі.
В принципі, електромагнітні ПРА виконують ті ж функції, але вони дуже чутливі до мережної напруги та навколишньої температури.
Влаштування електронного баласту для люмінесцентних ламп
Електронний пускорегулюючий апарат (ЕПРА) - це складний електронний пристрій, роботу якого за принциповою схемою зрозуміє не кожен. Тому спочатку покажемо структурну схему, пояснимо призначення всіх елементів, та був коротко розглянемо принципову.
На вході ЕПРА має бути присутнім фільтр електромагнітних перешкод завдання якого придушувати електромагнітні перешкоди, що генеруються в електронному баласті. Якщо фільтра не буде, перешкоди можуть порушити роботу електронних пристроїв, що знаходяться поруч. Крім цього, від ЕПРА в електромережу можуть просочуватися високочастотні перешкоди. Деякі виробники з країни з найбільшим населенням не впаюють на друкованій платі елементи, що належать до фільтру, хоча місця для них передбачені. Таке «шахрайство» важко помітити, оскільки ЕПРА працюватиме. Тільки «розтин» та огляд фахівцем допоможе з'ясувати – є в електронному баласті фільтр чи ні? Тому варто обирати ЕПРА лише відомих виробників.
Після фільтру перешкод слід випрямляч , зібраний за звичайною діодною бруківкою схемою. Для живлення лампи мережна частота в 50 Гц нас не влаштовує, тому що вона викликає мерехтіння лампи і шум дроселів, що добре чутний. Для того щоб цих неприємних речей не відбувалося, ЕПРА генерують напругу високої частоти 35-40 кГц. Але для того, щоб можна було його отримати, необхідно мати «вихідну сировину» у вигляді постійної напруги. З ним легше робити різноманітні перетворення.
Схема корекції коефіцієнта потужності потрібна у тому, щоб зменшити вплив реактивної потужності. ЕПРА має індуктивний характер навантаження, отже струм відстає від напруги на деякий кут φ. Коефіцієнт потужності - це нічим іншим, як cosφ. Якщо відставання по фазі немає, то активне навантаження, струм і напруги повністю синфазні і тому φ=0°. Отже cosφ=1. Потужність обчислюється за формулою P = I * U * cosφ (I - це струм в Амперах, а U - це напруга у Вольтах). Чим більше буде відставання по фазі струму, тим менше буде коефіцієнт потужності cos і тим менше буде корисна активна потужність і більше реактивна, яка марна. Щоб скоригувати відставання струму в схемі корекції застосовуються конденсатори, ємність яких точно розрахована. В результаті cosφ здатний у хороших ЕПРА досягати значення 0,95. Це досить багато!
Одне з найкращих пояснень реактивної потужності (Q – це саме вона)
Фільтр постійного струму призначений для згладжування пульсацій, що незмінно присутні після випрямлення діодним мостом. В результаті виходить постійна напруга 260-270 В, яка не зовсім ідеальна, так як невеликі пульсації все одно присутні, але достатньо для подальшого перетворення. Фільтр постійного струму – це найчастіше електролітичний конденсатор великої ємності, що підключається паралельно. Графіки напруги в залежності від часу показані на малюнку.
Далі, постійна напруга надходить на найскладнішу частину ЕПРА - інвертор . Саме в ньому постійна напруга перетворюється на високочастотну змінну. Більшість електронних баластів зібрано за напівмостовою схемою, узагальнений вигляд якої показано на наступному малюнку.
Між вхідними клемами з випрямляча та фільтра на інвертор подається постійна напруга приблизно 300 В. На схемі позначено нижню клему 300 В. Одними з головних елементів є ключі К1 та К2, які управляються з логічного блоку управління БО. Коли замкнено один ключ, то інший розімкнуто, вони не можуть перебувати в однаковому стані. Наприклад, СУ подав команду на замикання К1 та розмикання К2. Тоді струм потече наступним шляхом: верхня клема входу, Ключ К1, дросель, нитка розжарення одного катода лампи, конденсатор (паралельно лампі), блок захисту, конденсатор C2 і нижня нижня клема. Потім замикається ключ К2, а К1 розмикається і струм потече наступним шляхом (від плюса до мінуса): верхня клема, конденсатор C1, блок захисту, спіраль одного катода лампи, конденсатор (паралельний лампі), спіраль іншого катода лампи, дросель, ключ К2 та нижня клема. Перемикання ключів відбувається із частотою приблизно 40 кГц, тобто 40 000 разів на 1 секунду.
Електричний струм, протікаючи такими траєкторіями, викликає прогрів спіралей лампи і термоелектронну емісію у катодів. Місткість конденсатора, підключеного паралельно лампі, підбирають такою, щоб частота коливального контуру, утвореного спільно з дроселем, збігалася з частотою перемикання ключів. Від цього виникає резонанс і на катодах лампи з'являється підвищена напруга - близько 600 В, якого за такої частоти цілком достатньо, щоб лампа запалилася. Після того як це сталося, опір лампи різко зменшується і струм через конденсатор та спіралі катодів вже не протікає. Лампа шунтує конденсатор. Ключі продовжують працювати, але на лампу вже подається нижча напруга, тому що резонансу немає. Дросель обмежує струм у лампі, а блок захисту стежить за всіма параметрами. Якщо у світильнику не буде лампи або вона виявиться несправною, блок захисту зупинить генерацію змінної напруги ключами К1 і К2, так як без навантаження інвертори виходять з ладу.
Зворотній зв'язок і управління яскравістю є не у всіх ЕПРА, а лише у найкращих. Призначення зворотного зв'язку – стежити за станом навантаження та реагувати на це. Наприклад, спроба запустити ЕПРА без лампи. Імпульсні блоки живлення від цього виходять з ладу, але за наявності зворотного зв'язку просто на інвертор не буде дано команду про запуск. Також зворотний зв'язок дозволяє змінювати частоту генерації інвертора. При запуску лампи вона може бути 50 кГц, а потім знижуватися до 38-40 кГц.
Приблизно за таким алгоритмом працюють усі ЕПРА. Як ключі застосовуються високовольтні біполярні транзистори. У найкращих інверторах застосовують польові транзистори, які називають MOSFET. Вони мають кращі характеристики, але й ціна на них суттєво вища. Уявімо типову принципову схему простого ЕПРА.
Докладно розбирати роботу цієї схеми не будемо, розуміючи, що більшість читачів не зрозуміють. Просто проведемо аналогію із попередньою схемою. Роль ключів К1 і К2 виконують транзистори Т1 та Т2. Частоту перемикання визначає симетричний диністор DB3, конденсатор C2 та резистор R1. Коли на вхід пристрою подається напруга 220, воно після випрямлення починає заряджати конденсатор С2. Швидкість заряду визначає резистор R1, чим більше його опір, тим довше заряджається конденсатор. Як тільки напруга на конденсаторі перевищить поріг відкривання диністора (приблизно 30), він відкривається і подає імпульс на базу транзистора T2. Він відкривається і через нього починає протікати струм. Як тільки конденсатор C2 розрядиться і напруга на ньому впаде нижче 30, диністор закриється, відповідно і транзистор T2, але відкриється транзистор T1, так як його база підключена до трансформатора TU38Q2, який узгодить синхронну роботу ключів і навантаження. Якщо відкрито один транзистор, то буде закрито інший. Як тільки транзистор закривається, що виникає в обмотці іншого транзистора ЕРС самоіндукції відкриває його. Так відбувається автогенерація змінної напруги в інверторі.
У найкращих сучасних моделях ЕПРА крім MOSFET транзисторів також використовуються інтегральні мікросхеми (ІМС), які спеціально призначені для керування лампами. Від застосування габарити пристрою зменшуються, а функціональні можливості сильно збільшуються. Наведемо приклад схеми ЕПРА з ІМС.
Головною деталлю цього ЕПРА є інтегральна мікросхема UBA2021, що «відповідає» абсолютно за всі процеси, що відбуваються в лампі та електронному баласті. Лампи, які працюватимуть з таким ЕПР з такою ІМС будуть служити дуже довго.
Відео: Електронний баласт
Переваги та недоліки електронного баласту
Нині обсяг випуску ЕПРА вже перевищив випуск електромагнітних баластів. І подальша тенденція чітко окреслена – електронні пристрої замінять електромагнітні. У продажу вже практично неможливо знайти світильники з класичними дроселями та стартерами і при ремонті частіше віддають перевагу саме ЕПРА. Розберемося у чому їх переваги?
- Запуск лампи з ЕПРА здійснюється за правильним і щадним алгоритмом, але дуже швидко - не більше 1 секунди.
- Частота, що генерується ЕПРА, становить 38-50 кГц, тому у люмінесцентних ламп немає мерехтіння, що стомлює зір, а також відсутня стробоскопічний ефект, характерний для електромагнітних ПРА.
- Термін служби ламп, що працюють з ЕПРА, збільшується вдвічі.
- При перегоранні люмінесцентної лампи якісний ЕПРА відразу перестає генерувати змінну напругу, що впливає на економію та безпеку.
- Застосування ЕПРА унеможливлює холодний пуск люмінесцентних ламп, а це запобігає ерозії катодів.
- Електронні баласти працюють абсолютно безшумно, тому у житлових приміщеннях, лікарнях та шкільних класах слід застосовувати лише ЕПРА.
- Підключити ЕПРА дуже легко, тому що на них завжди є дуже зрозуміла схема, з якою розберуться навіть ті, хто жодного разу в житті нічого не робив електрикою.
- ЕПРА під час роботи негаразд сильно нагріваються, як електромагнітні баласти. Завдяки цьому економиться електроенергія. Економія становить приблизно 30%.
- Коефіцієнт потужності (cosφ) хороших ЕПРА може досягати 0,98. Для такого роду навантаження це дуже хороший показник.
- Якісні ЕПРА можуть працювати при зниженій або підвищеній напрузі в мережі (160-260 В).
- Електронні баласти мають вищий ККД, ніж електромагнітні. Він може сягати 95%.
- Для роботи ЕПРА не потрібні стартери та конденсатори, все необхідне для запуску та роботи ламп уже передбачено у схемі.
- ЕПРА в порівнянні з ЕмПРА мають порівняні габарити, але набагато меншу масу.
За такого великого переліку переваг ми можемо сказати тільки про дві недоліки. Це більш висока ціна і більша, ніж у ЕмПРА ймовірність виходу з ладу при стрибках напруги в мережі. Щоправда, останній недолік стосується лише тих електронних баластів, які низькі як за якістю, так і за ціною.
Як вибрати якісний електронний баласт
Електронні ПРА звикли сприймати окремими блоками – коробочками прямокутної форми, на яких є клеми або роз'єми для підключення ламп та напруги. але не варто забувати, що електронні баласти є в кожній компактній люмінесцентній лампі (КЛЛ) або як їх люблять називати енергозберігаючою лампою. Всю схему ЕПРА конструктори ламп примудряються розмістити на круглій монтажній платі, яку якимось чином «запихають» у корпус між частиною, що світиться, і цоколем. Звичайно, у такій тісноті цим баластам доводиться несолодко. Дуже сильно стоїть проблема відведення тепла від плати ЕПРА, яку кожен виробник вирішує по-різному. Точніше, можна сказати, що поки одні вирішують, інші не вирішують зовсім.
Проконтролювати що знаходиться в корпусі лампи, природно, ніхто до покупки не дасть, а сам вид плати та наявність на ній певних елементів може багато розповісти фахівцеві. Деякі виробники, користуючись скритністю ЕПРА в КЛЛ, бажають заощадити на якихось елементах, що відбивається на роботі лампи та термін її служби. Виходить, що купівля КЛЛ за своєю суттю ідентична купівлі кота в мішку? На жаль, це здебільшого так. Відомі світові бренди, звичайно, "грішать" цим менше, але на них багато підробок, тому варто знайти продавця, якому роблять офіційні постачання від виробника.
Існує спосіб, що дозволяє судити про якість ЕПР в КЛЛ. Він не об'єктивний, а суб'єктивний, проте їм давно користуються і вже він довів свою спроможність. У чому полягає?
У хороших КЛЛ запуск лампи роблять плавним, на катоди подають підвищену напругу для запалювання розряду, що тліє, тільки після прогріву. Ці процеси займають якийсь час, тому при включенні гарної лампи завжди є пауза між включенням та її запалюванням. Вона невелика, але відчутна. Якщо ж лампа запалюється холодною, то висока напруга подають відразу і це викликає миттєвий пробій і запалювання. Якщо пауза після включення не відчувається, то з великою ймовірністю можна сказати, що електронний баласт «спрощений» і таку лампу краще не купувати. Деякі виробники «вдосконалюють» схему ЕПРА, «викидаючи» з їхньої точки зору «зайві» деталі.
При покупці електронного баласту у вигляді окремого блоку насамперед треба дізнатися для яких ламп він призначений. Усі лінійні люмінесцентні лампи випускаються з різними діаметрами трубок: T4 – 12,7 мм, T5 – 15,9 мм та T8 – 25,4 мм. Лампи T4 та T5 мають цоколь G5 (відстань між контактними штирями 5 мм), а лампи T8 мають цоколю G13 (відстань 13 мм). від розмірів люмінесцентної лампи залежить її потужність: чим вона довша, тим потужність більша:
- Лампі довжиною 450 мм відповідає потужність 15 Вт;
- Лампі довжиною 600 мм, які широко використовуються в підвісних стелях типу «Армстронг», відповідає потужність 18-20 Вт;
- Лампі довжиною 900 мм – 30 Вт.
- Лампі довжиною 1200 мм – 36 Вт;
- І лампі довжиною 1500 мм відповідає потужність 58 Вт або 70 Вт.
Про те чи відповідає електронний баласт якомусь світильнику, призначеному для певного виду ламп, дізнатися дуже легко, тому що вся необхідна інформація вже є в маркуванні ЕПРА. Розглянемо конкретний приклад і дізнаємося, що означають ті чи інші цифри та символи. Загалом маркування зразка ЕПРА виглядає так.
"Розшифруємо" загальну інформацію про пристрій, що знаходиться в лівій частині ЕПРА.
Ця модель ЕПРА вироблена компанією Vossloh-Schwabe Group, штаб-квартира якої знаходиться у Німеччині. Проте Vossloh-Schwabe Group входить до складу японської групи Panasonic Electric Works. Продукція цього виробника вигідно відрізняється бездоганною якістю та надійністю. А також з маркування видно, що цей ЕПРА призначений для роботи з лампами T8, виготовлений у Сербії, де Vossloh-Schwabe Group має філію. Розглянемо ще те, що є важливим у маркуванні.
Вхід напруги 220 В 50 Гц позначається на корпусі звідки можна зрозуміти де розташовані клеми. Полярність не вказана, отже, до цього ЕПРА фазу та нуль можна підключати довільно. Провід заземлення повинен підключатися до корпусу, для цього на ньому має бути спеціальний гвинт. Переходимо ближче до центру ЕПРА і дивимося на позначення.
Приємно, що на корпусі цього ЕПРА є інформація про провод, яким можна робити комутацію, його площу поперечного перерізу і на яку довжину знімати ізоляцію, щоб він добре розташувався в клемах.
Індекс енергоефективності EEI є оцінкою того, наскільки повно витрачається вхідна потужність саме на отримання світла від лампи. Обчислюється показник ККД, який визначається ставленням потужності лампи до вхідної потужності Pл/Pвх, а потім за таблицею 6.3, розміщеної на сторінці 61 у документі, посилання на який знаходиться нижче, є відповідність ЕПРА індексу енергоефективності.
У Європі діє певний звід правил і норм, якому повинні відповідати всі пристрої та матеріали. Як у Росії діють СНіПи, ПУЕ, СанПін, так «за бугром» у сусідів діють правила, які позначаються буквами EN та цифровим кодом. Цей список недарма присутній у маркуванні, оскільки при здачі будь-якого об'єкта в експлуатацію потрібно документальне підтвердження виправданості застосування того чи іншого пристрою.
Основні характеристики цього ЕПР прямо на корпусі надруковані у вигляді таблиці:
Вся інформація, представлена в таблиці, максимально точна і лаконічна, яка не вимагає жодних пояснень, крім положення точки tc, де максимальна температура не повинна перевищувати в цьому ЕПРА 60°C. Ця точка позначена на корпусі баласту (праворуч від верхньої частини таблиці), вона знаходиться якраз у місці розташування транзисторних ключів – деталей електронного баласту, що найбільш нагріваються.
Якщо немає у розпорядженні електронного баласту, але є світильник з відомим типом ламп, що застосовується в ньому, то можна підібрати ЕПРА за каталогами виробників, які легко знайти в інтернеті. Наведемо витримку з каталогу електромагнітних дроселів компанії Helvar із Фінляндії, продукція якої якісна та надійна. Наприклад візьмемо електронні баласти для ламп T8 із серії EL-ngn. Ці ЕПРА характеризуються: енергоефективністю, «теплим» запуском люмінесцентних ламп, відсутністю мерехтіння, гарною електромагнітною сумісністю, малими перешкодами, мінімальними втратами та стабільними режимами роботи.
Електронні баласти для люмінесцентних ламп T8 Helvar EL-ngn |
||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 |
||||||||
| Pл*К-во ламп | Модель баласту | EEI | Розміри, Д*Ш*В, мм | Маса, г | Потужний. Ланцюги, Вт | Струм ланцюга, A | P на лампу, Вт | Ціна, руб |
| 14*1 | EL1x15ngn | A2 | 190*30*21 | 120 | 15 | 0,09-0,07 | 13 | 415 |
| 15*1 | EL1x15ngn | A2 | 190*30*21 | 120 | 15.5 | 0,09-0,07 | 13.5 | 415 |
| 18*1 | EL1x18ngn | A2 | 280*30*28 | 190 | 19 | 0,09-0,08 | 16 | 594 |
| 18*2 | EL2x18ngn | A2 BAT | 280*30*28 | 200 | 37 | 0,16-0,15 | 16 | 626 |
| 18*4 | EL4x18ngn | A2 BAT | 280*30*28 | 200 | 72 | 0,33-0,30 | 16 | 680 |
| 30*1 | EL2x30ngn | A2 BAT | 190*30*21 | 120 | 26.5 | 0,14-0,11 | 24 | 626 |
| 36*1 | EL1*36ngn | A2 | 280*30*28 | 191 | 36 | 0,16-0,15 | 32 | 594 |
| 36*2 | EL2x36ngn | A2 BAT | 280*30*28 | 205 | 71 | 0,32-0,29 | 32 | 626 |
| 58*1 | EL1x58ngn | A2 | 280*30*28 | 193 | 55 | 0,26-0,23 | 50 | 594 |
| 58*2 | EL2x58ngn | A2 BAT | 280*30*28 | 218 | 108 | 0,50-0,45 | 50 | 626 |
Крім того, що показано в таблиці, електронні баласти серії Helvar EL-ngn ще мають спільні для всіх характеристики. Перелічимо їх у наступній таблиці.
| Характеристика | Показник |
|---|---|
| Максимальна температура точки "tc", °С | 75 |
| Максимальна навколишня температура, °C | -20…+50 |
| Температура зберігання, °C | -40…+80 |
| Максимально допустима вологість | Без конденсації |
| Мінімальна кількість пусків лампи | >50 000 |
| Змінна напруга, | 198-264 |
| Постійна напруга (для старту >190 В) | 176-280 |
| Максимальна перенапруга, | 320 В, 1 год |
| Коефіцієнт потужності (λ, cosφ) | 0,98 |
| Струм витоку на землю, ма | |
| Максимальна вихідна напруга, | 350 |
| Строк життя (до 10% відмов) | 50 000 год при tc |
| Максимальна довжина проводів до лампи | 1,5 v |
| Час прогріву ламп, сік |
Окрім цих баластів, характеристики яких ми показали у таблиці в асортименті Helvar є ще багато моделей електронних баластів, які призначені для інших типів ламп. З лінійних це T5 і T5-eco, та якщо з компактних це: TC-L, TC-F, TC-DD, TC-SE, PL-R, TC-TE. Ми зробили короткий огляд класичних електронних баластів для ламп T8, але Helvar ще є керовані аналоговим сигналом 1-10 В ЕПРА, які можуть змінювати свою яскравість і керуватися лише однією кнопкою як на включення і відключення, так і на зміну яскравості світіння люмінесцентних ламп.
Також у цього виробника є повністю цифрові баласти iDIM, які можуть мати зовнішнє управління по шині (DALI) і ручне управління від однієї кнопки (Switch-Control). Подивитися весь асортимент електронних баластів можна у каталозі Helvar, який відкриємо за наступним посиланням. Каталог англійською мовою, ціни в ньому не вказані.
Подібні альбоми з усією технічною інформацією про ЕПРА є у всіх хороших виробників на їхніх офіційних сайтах. У читачів може виникнути питання – які ЕПРА можна вважати добрими? Ми б рекомендували насамперед звертати увагу на такі бренди: Helvar, Vossloh-Schwabe, Tridonic, Osram, Philips, Sylvania.
Порядок заміни електромагнітного дроселя та стартера на електронний баласт
Всі нові світильники з люмінесцентними лампами за умовчанням обладнуються ЕПРА і у разі виходу їх з ладу заміна дуже проста: «викидається» один блок і на його місце ставиться інший. Якщо ж стояла «класика» - електромагнітний баласт і стартери, їх краще поміняти на електронний баласт. При цьому світильник повинен зазнати деякої нескладної модернізації. Розглянемо цей процес детально.
З інструменту знадобляться набір викруток, ніж, кусачки, стрипер для зняття ізоляції (опціонально) та мультиметр. А також може знадобитися монтажний провід ПВ-1 з площею поперечного перерізу від 0,5 до 1,5 мм², якого є в цьому діапазоні 4 види: 0,5 мм², 0,75 мм², 1 мм² та 1,5 мм². Якщо у світильнику був використаний алюмінієвий провід, то його краще відразу поміняти на мідний.
Буває, що у світильниках застосовують , але з мідним напиленням. При зачистці виникає ілюзія мідного дроту, але в зрізі провід білий. Від таких «гібридів» краще відразу позбавлятися.
| Зображення | Опис процесу |
|---|---|
 | Має бути модернізація світильника на 4 лампи T8 по 18 Вт. У ньому встановлено 2 електромагнітні дроселі, 2 конденсатори і 4 стартери. |
 | Замість них встановлюватиметься ЕПРА OSRAM QTZ8 4X18/220-240 VS20, якому не потрібні ні стартери, ні конденсатори. |
 | Світильник відключається, потім перевіряється викруткою-індикатором відсутність фази на вхідній клемі та на корпусі, від'єднуються вхідні дроти, світильник демонтується та поміщається на стіл для зручності роботи з ним. |
 | Зі світильника демонтується лицьова панель і знімаються всі люмінесцентні лампи. |
 | Зі свого посадкового місця знімається вхідна гвинтова клема і з неї забираються всі дроти. |
 | Демонтуються електромагнітні дроселі та конденсатори. |
 | Знімається гніздо стартера. Це робиться дуже просто, тому що воно кріпиться до корпусу світильника на пластикових клямках. |
 | Провіди, що йдуть до стартера, обрізаються біля нього. Ті самі операції проводяться з усіма стартерами. |
 | Вибирається місце розташування ЕПРА. Краще, якщо воно буде з краю світильника, щоб усі проводи, що ведуть до баласту, можна було провести біля бортів, так вони будуть менш помітними. Потім згідно зі схемою підключення, зображеною на корпусі ЕПРА, «призначається» положення кожної лампи. Ті, що на схемі ліворуч у світильнику будуть по центру, а ті, що справа – по краях. |
 | Кожен патрон для люмінесцентної лампи має клеми із двома парами пружинних контактів. Кожна пара з'єднана з одним їх гнізд для штирьків лампи T8 з цоколем G13. Це дуже зручно, тому що для того, щоб зробити відгалуження не треба нічого паяти чи скручувати. Зачищений на 9 мм провід просто вставляється в клему до упору, де затискає пружинний контакт. |
 | Проводиться розведення проводів згідно з принциповою схемою, зображеною на ЕПРА. До тих кінців проводів, які підключатимуться до баласту, приклеюються бирки зі шматочків малярського скотчу і на них пишеться номер клеми. Це дозволить уникнути плутанини. |
 | Після того, як закінчено розведення проводів, ЕПРА розміщується близько до того місця. Де його буде встановлено і всі пронумеровані дроти підключаються до відповідних клем. Для цього викруткою натискається механізм контакту, а потім зачищений на 9 мм провід вставляється в отвір клеми до упору. Механізм контакту відпускається та перевіряється надійність з'єднання дроту. |
 | Вхідні клеми L, N, PE (фаза, нуль робочий, заземлення) з'єднуються проводами із вхідною гвинтовою клемою світильника. |
 | Після того, як усі дроти з'єднані з електронним баластом, він встановлюється на місце та закріплюється гвинтами до корпусу, в якому є спеціальні отвори. У разі потреби отвір можна просвердлити. |
 | Прокладені дроти у світильнику групуються і розміщуються якомога ближче до краю. У корпусі світильника можуть виштампувати вусики. У разі потреби для організації проводів можна скористатися пластиковими стяжками. |
 | Після перевірки всіх з'єднань світильнику влаштовують пробний запуск на столі та у разі його успіху монтують на своє штатне місце. |
Читачі, напевно, помітили, що встановлення електронного баласту – це нескладний захід, який не потребує участі електрика вищої кваліфікації. Можна сказати, що з цим впорається будь-хто. Щоб не помилитися при підключенні, ми пропонуємо від руки намалювати схему, а потім після з'єднання якихось контактів у світильнику відзначати це у своєму малюнку. Перевірено – допомагає.
Всі сучасні світильники обладнані так, що їх для монтажу не потрібний паяльник, немає потреби робити скручування. Усі з'єднання мають бути лише у клемах. Якщо дроту, що залишився від старої схеми підключення, не вистачає, то в жодному разі не треба робити скручування або паяння. Краще поміняти цю ділянку на цілісний провід. 1 метр чудового монтажного дроту ПВ-1 з житловою 1 мм² коштує 7 рублів. З'єднання з клемою займає кілька секунд, а для паяння вже потрібні десятки хвилин.
Відео: Заміна двох електромагнітних баласту на один електронний
Ремонт несправного електронного баласту
Електронний баласт - чудовий пристрій, який дуже дбайливо ставиться до люмінесцентної лампи, але, на жаль, не може іноді зберегти саму себе. Електромагнітний баласт щодо цього набагато надійніший, щоб його «спалити» треба дуже сильно «постаратися». Діагностувати несправність ЕПРА досить складно для людини незнайомої з електронікою, проте кілька порад ми дамо.
Якщо при включенні світильника з електронним баластом нічого не відбувається, треба спробувати поміняти лампу, може, справа в ній. Для цього треба мати наперед справну лампу, яку треба вставити в патрони світильника і спробувати запустити. Якщо знову нічого не відбувається, то свою увагу вже треба перемикати на ЕПРА, оскільки крім нього та ламп у світильнику нічого і немає. Якщо немає під рукою справної лампи, можна в режимі прозвонки перевірити цілісність спіралей. Якщо вони цілі та колба лампи ціла, то, швидше за все, вона справна, якщо біля катодів не буде спостерігатися сильне почорніння шару люмінофора.
Електроніка – це наука контактів. Так кажуть фахівці. І перш ніж «лізти» у складний пристрій баласту, треба продзвонити всі електричні з'єднання у світильнику, який, зрозуміло, має бути відключений від мережі. Також корисно продзвонити з'єднання при вставленій лампі. Щоб переконатися, що штирі її цоколя входять у контакт із патроном. Якщо ж і ці дії не виявили нічого «кримінального», то настав час подивитися на «внутрішній світ» електронного баласту.
ЕПРА необхідно дістати з корпусу, попередньо відключивши роз'єм або вийнявши дроти з клем. Якщо дроти не промарковані, то перед тим, як їх від'єднувати, треба їх промаркувати будь-яким способом. Найпростішим є наклеювання смужок малярського скотчу з номером клеми на провід. Після цього баласт можна демонтувати із корпусу світильника.
Зовнішній огляд ЕПРА може також багато розповісти. Якщо був сильний термічний вплив, то він обов'язково залишить сліди. Можна відзначити в якому саме місці було сильне нагрівання, щоб потім подивитися які елементи схеми могли його спровокувати.
Після відкриття корпусу баласту треба уважно оглянути плату. Буває, що навіть оглядати нічого і не треба, оскільки більшість елементів чорні, з явними ознаками перегріву. Ремонт такого ЕПРА буде економічно недоцільний, тому після випоювання цілих елементів (якщо вони є) плату можна викинути.
Слабким місцем будь-якого електронного пристрою є електролітичні конденсатори, які легко впізнаються за «бочкоподібним» виглядом. При недотриманні їх номіналів, при низькій якості, при перевищенні напруги, при перегріві може відбутися їх здуття і навіть розрив, який відбувається через закипання електроліту. Такі ознаки явно говорять про несправність, тому конденсатор випоюється і перевіряються усі сусідні елементи. Новий конденсатор варто вибирати з більшою робочою напругою, наприклад, був на 250 В, а новий треба ставити вже на 400 В. Дуже часто нечесні виробники впаюють у плату ЕПРА елементи з нижчою робочою напругою, що згодом і призводить до поломки.
Після конденсаторів треба уважно оглянути решту елементів, які теж можуть своїм зовнішнім виглядом показати свою несправність. Зазвичай дуже явно "говорять" про себе згорілі резистори - вони темніють, стають чорними як вугілля, а іноді просто розриваються. Природно, такі деталі також треба міняти, але при цьому краще вибирати за рівнем потужності, що розсіюється, на щабель або навіть дві більше, ніж номінальне.
Резистори можна продзвонювати прямо в схемі, не випаюючи їх, тому що основна їхня несправність - це перегорання, що рівнозначно обриву. Інші елементи – конденсатори, діоди та транзистори перед перевіркою краще випаяти зі схеми, а потім скористатися спеціальним універсальним приладом для перевірки.
Згорілі або пробиті діоди теж дуже часто можна легко побачити за характерним потемнінням, якщо вони в пластиковому корпусі. Діоди у скляному корпусі нерідко розриває на частини або колба тріскається. Продзвонити діоди дуже легко. Після випоювання з друкованої плати (можна тільки одну «ногу»), береться мультиметр і ставиться на вимір опору або на спеціальний режим, позначений діодом (якщо є). У прямому напрямку діод повинен добре проводити електричний струм. Для перевірки цього червоний щуп мультиметра з'єднується з анодом, а чорний з катодом (на діодах у пластиковому корпусі катод має смужку). Якщо мультиметр показуватиме якісь значення опору, то струм протікає. Змінивши щупи подекуди треба переконатися, що у зворотному напрямку діод не пропускає електричний струм, опір його нескінченно. Якщо це так, то діод справний. В інших випадках – несправний.
Однією з «проблемних» деталей в ЕПРА є транзистори. Вони працюють у найпростіших умовах – їм треба 40 тис. за секунду включати та вимикати великі струми, через що транзистори сильно нагріваються. При їх перегріванні властивості напівпровідників змінюються і може статися «пробою», що зробить транзистор марним. У результаті по ланцюзі починають «гуляти» безконтрольно великі струми, які попутно випалюють і інші близько розташовані елементи, що мають найменший опір. Тобто транзистор не згорає ніколи в «гордій самоті», він «тягне» за собою інший транзистор, та інші елементи. Щоб транзистор не перегрівався, його встановлюють на радіатор, що розсіює тепло. І в добрих ЕПРА так і роблять.
Якщо радіаторів на транзисторах немає, їх можна встановити самостійно, купивши їх у магазині радіотоварів і прикрутивши гвинтом через отвір у корпусі. При цьому між транзистором і радіатором має бути термопаста типу КПП 8, що застосовується для кулерів процесорів комп'ютерів.
Зовні транзистор може не подавати жодних ознак своєї несправності та на вигляд бути абсолютно «здоровим». Може це і так, але транзистори в електронних баластах треба перевіряти завжди. Вони – одне із найслабших місць. Хоча деякі джерела в інтернеті і стверджують, що транзистор можна перевірити, не випоюючи його з плати, але насправді це не так. Розглянемо ще один варіант схеми ЕПРА.
Це означає, що продзвонювання транзистори прямо у схемі буде просто некоректним. Тому наша порада — транзистори треба випаяти з плати повністю, бо у 80% випадків вони будуть несправні, якщо ЕПРА не робітник. Перевірити мультиметром транзистор простіше простого, треба подати його у вигляді двох діодів, а потім перевірити кожен з них.
Якщо виявиться хоч один згорілий транзистор, то все одно треба міняти обидва, у будь-якому випадку. Після виходу з ладу одного з транзисторів за схемою, у тому числі і по другому транзистору починають безконтрольно протікати чималі струми, які можуть викликати якісь зміни в кристалі напівпровідника. І вони, швидше за все, виявляться надалі.
Дроселі і трансформатори дуже рідко виходять з ладу, але перевірити їх варто просто продзвонивши обмотки мультиметром. Особливої уваги вимагає високовольтний конденсатор, що підключається паралельно катодам лампи. Буває, що виробники встановлюють конденсатор з робочою напругою не 1200, а з меншим. Враховуючи, що цей конденсатор бере участь у запуску лампи, напруга на ньому може досягати 700-800, що може викликати його пробою. Тому його перевіряти треба обов'язково і у разі заміни підбирати номіналом робочої напруги не менше ніж 1,2 кВ, а краще 2 кВ.
При перевірці та діагностуванні несправностей в електронному баласті все одно краще перевірити всі елементи. Єдиним «міцним» горішком, який неможливо перевірити мультиметром, є диністор. Його перевіряють лише на спеціальному стенді. Його пробою зазвичай видно, тому що колба у цього елемента скляна. Але буває, що за відсутності зовнішніх ознак виходу з ладу в мовчанні ЕПРА винен саме він. Тому краще мати під рукою новий диністор, тим більше, що ціна на них копійчана.
Для цього потрібно спеціальне лабораторне обладнання та послуги спеціаліста.
Відео: Ремонт електронного баласту світильника
Відео: Ремонт електронного баласту
Висновок
Масове впровадження електронних баластів у схеми управління люмінесцентних ламп дозволило покращити комфортність цього виду освітлення, збільшити термін служби ламп, досягти солідної економії електроенергії. З ЕПРА люмінесцентне освітлення буквально отримало «друге народження», оскільки, крім простого включення та відключення, «розумна» електроніка дозволила ще й регулювати яскравість у дуже пристойному діапазоні.
Зростаючий інтерес до електронних баластів, на жаль, підвищив активність нелегальних та нечесних виробників, які наповнюють ринок продукцією низької якості. Це сильно псує репутацію ЕПРА в цілому, але розумні люди як розуміли раніше, так і розуміють зараз, що краще придбати один хороший електронний баласт на 10 років, нехай навіть заплативши за нього вдвічі дорожче, ніж щороку чи два міняти дешевше. Тому варто довіряти лише тим виробникам, які свою добру репутацію заробляли багато десятків років.
Незважаючи на широке поширення світлодіодних люстр та світильників, люмінесцентні лампи не здають своїх позицій. Але таку лампу не можна просто підключити до мережі 220В. Для роботи їй необхідний додатковий пристрій – баластник, або пускорегулюючий апарат – ПРА.
Навіщо потрібен баластник у світильнику
Люмінесцентна лампа – це запаяна скляна трубка. Усередині неї знаходяться інертний газ та невелика кількість парів ртуті. У кінцях трубки знаходяться нитки розжарення з вольфрамових спіралей. Їх нагрівання викликає емісію електронів і полегшує появу всередині трубки розряду, що тліє.
Світло, що з'являється при цьому, блідо-синє, з великою кількістю ультрафіолету, тому внутрішні стінки трубки покриті шаром люмінофора, що перевипромінює ультрафіолет у видиме світло.
Цікаво.Лампочки без люмінофора використовуються у лікарнях при кварцуванні палат та для засмаги.
Увімкнення люмінесцентних світильників
Існують три основні види пускових пристроїв ЛДС.
За допомогою стартера та дроселя
За такої схеми включення нитки напруження з'єднуються послідовно зі стартером і баластником. Інша назва електромагнітного баластника – дросель. Це котушка індуктивності, що обмежує струм через світильник.
При включенні світильника стартер підключає спіральні вольфрамові послідовно з дроселем. За їх нагріванні відбувається емісія електронів, що полегшує появу між електродами розряду. Періодично стартер розриває ланцюг і, якщо в цей час відбувається запуск лампочки, напруга між електродами падає, і він більше не включається. Якщо розряд не виникає, то стартер знову замикає ланцюг, і процес запалювання повторюється.
Недоліки цієї схеми:
- тривалий час запуску, особливо взимку в приміщеннях, що не опалюються;
- дросель гуде під час роботи;
- світло мерехтить із частотою 100Гц, що непомітно оку, але може спричинити головний біль.
Цікаво.Для зменшення мерехтіння у світильниках із двох ламп одна з них включається через конденсатор. У цьому коливання світла у яких збігаються, що сприятливо впливає освітленість у приміщенні.
Для роботи таких світильників раніше використовувалися саморобні помножувачі напруги. Роль струмообмежувального баласту в цій схемі грають конденсатори С3 і С4, а С1 і С2 створюють високу напругу, необхідну для появи трубки всередині розряду.
Високовольтний розряд запалює ЛДС відразу, але мерехтіння такого світильника сильніше, ніж у схемі зі стартером та дроселем.
Цікаво.Помножувач напруги дозволяє використовувати колби з вольфрамовими спіралями, що перегоріли.
Електронний пускорегулюючий апарат (ЕПРА)
Електронний баласт для люмінесцентних ламп – це перетворювач напруги, що запалює та живить лампу під час роботи. Варіантів реалізації таких пристроїв багато, але вони зібрані за однією блок-схемою. У деяких конструкціях додається регулювання яскравості.
Запуск світильників з ЕПРА здійснюється двома способами:
- Перед включенням нитки розжарювання розігріваються, через що запуск відкладається на 1-2 секунди. Яскравість світла може наростати поступово або відразу вмикатися на повну потужність;
- Запалювання лампи здійснюється за допомогою коливального контуру, що входить у резонанс із колбою. При цьому відбувається поступове підвищення напруги та розігріву ниток розжарення.
Такі пристрої мають ряд переваг:
- живлення світильника здійснюється напругою високої частоти, що усуває мерехтіння світла;
- компактність, що дає змогу зменшити габарити світильника;
- швидке, але плавне включення, що продовжує термін служби лампи;
- відсутність шуму та нагріву при роботі;
- високий ККД – до 95%;
- вбудований захист від короткого замикання.
Електронні ПРА виготовляються на 1, 2 або 4 лампи.
Пристрій електромагнітних ПРА
Схеми електронних баластників різних виробників відрізняються один від одного, але побудовані за одним принципом.
Плата складається з наступних елементів:
- фільтра, що захищає схему від перешкод, створюваних іншим устаткуванням;
- випрямляча, що перетворює змінну напругу мережі на постійне, необхідне для роботи схеми;
- фільтра, що згладжує пульсації напруги після випрямляча;
- інвертора, що живить елементи плати;
- найелектроннішого баластника.
На платі є три пари висновків або клем: одна – для підключення 220В та дві – для ниток розжарення.
Принцип роботи електронного баластника
Умовно процес підпалу та роботи люмінесцентного світильника ділиться на три етапи:
- Розігрів ниток розжарення. Це необхідне виникнення емісії вільних електронів, полегшують появи розряду всередині колби;
- Поява розряду між електродами. Це робиться за допомогою високовольтного імпульсу;
- Стабілізація тліючого розряду та подальша робота світильника.
Ця послідовність забезпечує плавний пуск, що збільшує термін служби лампи та стабільну роботу за низьких температур.
Принципова схема електронного баласту
На наступному малюнку зображено одну з поширених важливих схем ЭПРА.
Порядок її роботи наступний:
- Діодний міст перетворює змінну напругу мережі 220В на постійну пульсуючу. Конденсатор З2 згладжує пульсації;
- Постійна напруга надходить на двотактний напівмостовий інвертор. Він зібраний на двох n-p-n транзисторах, які є генераторами високої частоти;
- Керуючий ВЧ сигнал у протифазі надходить на обмотки W1 та W2 трансформатора. Це триобмотувальний трансформатор L1, намотаний на феритовому магнітопроводі;
- Обмотка W3 подає високу резонансну напругу на нитки напруження. Воно створює струм, достатній нагріву спіралей і появи емісії електронів;
- Паралельно колбі включено конденсатор С4. При резонансі напруги на ньому виникає висока напруга, достатня для появи розряду всередині трубки;
- Дуга, що з'явилася, закорочує ємність і припиняє резонанс напруг. Подальша робота забезпечується струмообмежуючими елементами L2 та С3.
Ремонт та заміна ЕПРА
Несправностей світильників два види: лампа, що згоріла, і несправний блок. Лампочка підлягає заміні, а несправний електронний баластник можна відремонтувати або замінити на новий.
Ремонт ЕПРА
Для того, щоб виконати ремонт люмінесцентних світильників та усунення несправностей в ЕПРА, необхідні початкові навички ремонту електронної апаратури:
- Перевірити та замінити запобіжник. У деяких моделях при цьому використовується резистор номіналом 1-5 Ом. Замість нього припаюється шматочок тонкого дроту;
- Здійснюються візуальний огляд та перевірка тестером елементів плати;
- Оцінити вартість несправних деталей. За умови, що вона нижча за ціну нового ЕПРА, провести ремонт електронного баласту.
Заміна електронного ПРА
Несправний електронний дросель змінюється на новий. Це може бути готова плата або схема зі спаленої енергозберігаючої лампочки. Використовуючи таку плату, можна виконати ремонт світильників із люмінесцентними лампами або зробити люмінесцентний світильник своїми руками.
Принцип роботи та запуск компактної люмінесцентної лампи аналогічний звичайним трубчастим ЛДС. Плата, яка знаходиться всередині неї, без проблем керує звичайною лампою денного світла.
Важливо!Потужність енергозберігаючої лампи повинна дорівнювати або більше потужності люмінесцентного світильника.
Як перевірити плату КЛЛ:
- Розібрати пластмасовий корпус. Він складається з двох половин, з'єднаних клямками. У щілину просовується ніж та проводиться по колу;
- На платі знаходяться чотири штирі з намотаними зволіканнями, розташовані парами. Це нитки розжарення. Вони продзвонюються тестером;
- Якщо нитки цілі, то поломка у платі. Проводки розмотуються і колба від'єднується для використання з платою від іншої КЛЛ;
- Якщо одна з ниток розпалу обірвана, то плата від'єднується і підключається замість згорілого електронного баластника в люмінесцентний світильник. При встановленні її необхідно ізолювати від металевого корпусу та зафіксувати клейовим пістолетом або силіконовим герметиком.
Важливо!Ремонт люмінесцентних ламп виконується при відключеній напрузі.
Використання електронних баластників у люмінесцентних лампах збільшує їх термін служби та робить освітлення приємнішим. Це альтернатива заміні таких світильників на КЛЛ.
Відео
Я вже не раз казав, що безліч речей, які нас оточують, могли б бути реалізовані набагато раніше, але чомусь увійшли в наш побут зовсім недавно. Всі ми стикалися з люмінесцентними лампами – такими білими люльками з двома штирьками на торцях. Пам'ятаєте, як вони раніше вмикалися? Ви натискаєте клавішу, лампа починає промаргувати і нарешті входить у свій звичайний режим. Це реально дратувало, тож будинки подібні штуковини не ставили. Ставили у громадських місцях, на виробництві, в офісах, у цехах заводів — вони справді економічні, порівняно із звичайними лампами розжарювання. Ось тільки моргали вони з частотою 100 разів на секунду і багато хто це моргання помічали, що дратувало ще більше. Ну і ще для запуску до кожної лампи належав пускорегулюючий дросель, така собі, залізячка з масою під кілограм. Якщо він був зібраний недостатньо якісно, то досить бридко дзижчав, теж із частотою 100 герц. А якщо в приміщенні, де ви працюєте таких ламп, десятки? Чи сотні? І всі ці десятки синфазно включаються-вимикаються 100 разів на секунду і дроселя дзижчать, хай і не всі. Невже це не вплинуло?
Але, в наш час можна сказати, що епоха дзижчих дроселів і моргаючих (як при старті, так і при роботі) ламп закінчилася. Зараз вони включаються відразу і для людського ока їхня робота виглядає цілком статичною. Причина – замість важких дроселів і стартерів, що періодично залипають, у оборот увійшли ЕПРА – електронні пускорегулюючі апарати. Маленькі та легкі. Однак при одному лише погляді на їх електричну схему виникає питання: а що заважало налагодити їх масовий випуск ще наприкінці 70-х 80-х років? Адже вся елементна база була тоді. Власне, крім двох високовольтних транзисторів, там задіяні найпростіші деталі, буквально копійчаної вартості, які були й у 40-ті роки. Ну гаразд СРСР, тут виробництво слабо реагувало на технічний прогрес (наприклад, лампові телевизори були зняті з виробництва тільки в кінці 80-х років), але на Заході?
Отже, по порядку.
Стандартна схема включення люмінесцентної лампи була, як і практично все в ХХ столітті, придумана американцями напередодні Другої Світової війни і включала крім лампи, вже згадувані нами дросель і стартер. Так, ще паралельно мережі вішали конденсатор для компенсації фазового зсуву дроселем, що вноситься або висловлюючись ще більш простою мовою, для корекції коефіцієнта потужності.
Дросселя та стартери
 |
Принцип роботи всієї системи досить хитрий. У момент замикання кнопки включення по ланцюгу мережа-кнопка-дросель-перша спірати-стартер-друга спіраль-мережа починає текти слабкий струм - приблизно 40-50 мА. Слабкий тому, що в початковий момент опір проміжку між контактами стартера досить великий. Однак цей слабкий струм викликає іонізацію газу між контактами та починає різко зростати. Від цього електроди стартера розігріваються, а оскільки один з них біметалічний, тобто складається з двох металів з різною залежністю змін геометричних параметрів від температури (різним коефіцієнтом теплового розширення - КТР), то при нагріванні пластина з біметалу згинається у бік металу з меншим КТР і замикається з іншим електродом. Струм у ланцюгу різко зростає (до 500-600 мА), але все ж таки його швидкість зростання і кінцева величина обмежені індуктивністю дроселя, власне індуктивність - це і є властивість перешкоджати миттєвому індуктивність струму. Тому дросель у цій схемі офіційно називається «апарат пускорегулюючий». Цей великий струм розігріває спіралі лампи, які починають випромінювати електрони і підігрівати газову суміш усередині балона. Сама лампа наповнена аргоном та парами ртуті – це важлива умова виникнення стабільного розряду. Зрозуміло, що при замиканні контактів у стартері припиняється розряд у ньому. Весь описаний процес насправді займає частки секунди.
 |
Тепер починається найцікавіше. Охолоджені контакти стартера розмикаються. Але в дроселі вже запасена енергія – рівна половина твору його індуктивності на квадрат струму. Вона не може миттєво зникнути (див. вище про індуктивність), а тому викликає появу в дроселі ЕРС самоіндукції (простіше кажучи - імпульсу напруги приблизно 800-1000 вольт для 36-ватної лами в 120 см довжиною). Складаючись з амплітудною мережевою напругою (310 В), вона створює на електродах лампи достатню напругу для пробою - тобто для виникнення розряду. Розряд у лампі створює ультрафіолетове свічення парів ртуті, а воно своєю чергою впливає на люмінофор і змушує його світитися у видимому спектрі. При цьому ще раз нагадаємо, дросель, маючи індуктивний опір, перешкоджає необмеженому зростанню струму в лампі, що призвело б до її руйнування або спрацьовування захисного автомата у вашій оселі або іншому місці, де експлуатуються подібні лампи. Зауважимо, що лампа не завжди запалюється з першого разу, іноді потрібно кілька спроб, щоб вона увійшла у стійкий режим світіння, тобто ті процеси, які ми описали, повторюються 4-5-6 разів. Що, справді, досить неприємно. Після того, як лампа увійшла в режим світіння, її опір стає значно меншим ніж опір стартера, тому його можна витягнути, лампа при цьому продовжуватиме світитися. Ну і ще, якщо ви розберете стартер, то побачите що паралельно до його висновків підключений конденсатор. Він необхідний послаблення радіоперешкод створюваних контактом.
Отже, якщо дуже коротко і без заглиблення в теорію, скажімо, що включається люмінесцентна лампа більшою напругою, а утримується в стані, що світиться значно меншим (наприклад включається при 900 вольтах, світиться при 150). Тобто будь-який пристрій включення люмінесцентної лампи – це пристрій, що створює велику напругу включення на її кінцях, а після запалення лампи зменшує його до певної робочої величини.
Ця американська схема включення була фактично єдиною і лише років 10 тому її монополія стала стрімко руйнуватися - на ринок масово увійшли Електронні пускорегулюючі апарати (ЕПРА). Вони дозволили не просто замінити важкі дзижкі дроселі, забезпечити миттєве включення лампи, але і ввести масу інших корисних речей таких як:
- м'який пуск лами - попередній прогрів спіралей, що різко збільшує термін експлуатації лампи.
- Подолання мерехтіння (частота живлення лампи значно вище 50 Гц)
- Широкий діапазон вхідної напруги 100 ... 250 В;
- Зниження енергоспоживання (до 30%) при постійному світловому потоці;
- Збільшення середнього терміну служби ламп (на 50%);
- Захист від стрибків напруги;
- Забезпечити відсутність електромагнітних перешкод;
- О відсутність кидків комутаційних струмів (важливо, коли одночасно включається багато ламп)
- Автоматичне відключенням дефектних ламп (це важливо, пристрої часто боятися роботи на холостому ходу)
- ККД якісного ЕПРА - до 97%
- регулювання яскравості ламп
Але! Всі ці смакоти реалізовані тільки в дорогих ЕПРА. І взагалі, не все так безхмарно. Точніше – можливо все і було б безхмарно, якби схеми ЕПРів зробити по-справжньому надійними. Адже видається очевидним, що електронний баласт (ЕПРА) повинен бути принаймні не менш надійним, ніж дросель, особливо якщо він коштує в 2-3 рази дорожче. У «колишній» схемі що складається з дроселя, стартера і самої лампи саме дросель (пускорегулюючий елемент) був найнадійнішим і, загалом, при якісному складанні міг працювати практично вічно. Радянські дроселя 60-х років працюють досі, вони великі та намотані досить товстим дротом. Аналогічні за параметрами імпортні дроселі навіть таких відомих фірм як Philips працюють не настільки надійно. Чому? Викликає підозру дуже тонкий провід, яким вони намотані. Ну і сам сердечник значно менше за обсягом, ніж у перших радянських дроселів, тому ці дроселя дуже сильно нагріваються, що, напевно, теж впливає на надійність.
Так, так ось, як мені здається, ЕПРА, принаймні дешеві - тобто вартістю до 5-7 доларів за штуку (що вище ніж у дроселя), зроблені свідомо ненадійними. Ні, вони можуть працювати роками і навіть працюватимуть вічно, але тут як у лотереї – ймовірність програшу куди вище ніж виграшу. Дорогі ЕПР зроблені умовно-надійними. Чому «умовно» ми розповімо трохи згодом. Почнемо свій маленький огляд з дешевих. Як на мене, так вони становлять 95% баластів, що купуються. А може й майже 100%.
Розглянемо кілька таких схем. До речі, всі «дешеві» схеми практично однакові за конструкцією, хоча є нюанси.
 |
Дешеві електронні баласти (ЕПРА). 95% продажів.
Подібного типу баласти вартістю 3-5-7 доларів просто включають лампу. У цьому полягає їхня єдина функція. Жодних інших корисних наворотів не мають. Я змалював пару схем, щоб пояснити, як працює це новомодне диво, хоча як ми говорили вище, принцип роботи такий самий, як і в «класичному» дросельному варіанті — запалюємо великою напругою, утримуємо малим. Ось тільки він реалізований по-іншому.
 |
Всі схеми електронних баластів (ЕПРА), які я тримав у руках – і дешеві та дорогі – являли собою напівміст – розрізнялися лише варіанти управління та «обв'язування». Отже, змінна напруга 220 вольт випрямляється діодним мостом VD4-VD7 і згладжується конденсатором C1. У вхідних фільтрах дешевих електронних баластів через економію ціни і місця використовуються конденсатори невеликої ємності, від яких залежить величина пульсацій напруги з частотою 100 Гц, при тому, що розрахунок приблизно такий: 1 ват лампи - 1 мкФ ємності фільтра. У цій схемі 5,6 мкФ на 18 ватів, тобто явно менше, ніж треба. Тому (хоча і не тільки тому), до речі, лампа світиться візуально тьмяніше ніж від дорогого баласту на ту ж потужність.
Далі через високоокомий резистор R1 (1,6 МОм) починає заряджатися конденсатор С4. Коли напруга у ньому перевищить поріг спрацьовування двоспрямованого динистора СD1 (приблизно 30 вольт), він пробивається і основі транзистора T2 утворюється імпульс напруги. Відкриття транзистора дає старт роботі напівмостового автогенератора утвореного транзисторами Т1 і T2 і трансформатором TR1 з обмотками, що управляють, включеними протифазно. Зазвичай ці обмотки містять по 2 витки, а вихідна обмотка 8-10 витків дроту.
Діоди VD2-VD3 гасять негативні викиди, що виникають на обмотках керуючого трансформатора.
Отже, генератор запускається на частоті близької до резонансної частоти послідовного контуру, утвореного конденсаторами С2, С3 і дроселем С1. Ця частота може дорівнювати 45-50 кГц, принаймні більш точно у мене її виміряти не вийшло, не було під рукою запам'ятовує осцилографа. Звернемо увагу, що ємність конденсатора С3 включеного між електродами лампи приблизно в 8 разів менше ніж ємність конденсатора С2, отже, стрибків напруги на ньому в стільки ж разів вище (оскільки в 8 разів більший ємнісний опір - чим вища частота, тим більше ємнісний опір на меншій ємності). Ось чому напруга такого конденсатора завжди вибирається не менше ніж 1000 вольт. Одночасно цим же ланцюгом йде і струм, що розігріває електроди. Коли напруга на конденсаторі С3 досягне певної величини, відбувається пробій та лампа запалюється. Після запалення її опір стає значно меншим опору конденсатора С3 і на подальшу роботу ніякого впливу не надає. Частота генератора також знижується. Дросель L1 як і у випадку з «класичним» дроселем тепер виконує функцію обмеження струму, але оскільки лампа працює на високій частоті (25-30 кГц), то розміри його набагато менше.
Зовнішній вигляд баласту. Видно, що в плату не впаяно деякі елементи. Наприклад, там, куди я після ремонту впаяв струмообмежувальний резистор, стоїть дротяна перемичка.
Ще один виріб. Невідомий виробник. Тут не пожертвували 2 діоди щоб зробити «штучний нуль».
 |
|
«Севастопольська схема»
Є така думка, що дешевше, ніж зроблять китайці, не зробить ніхто. Я теж був у цьому певен. Впевнений доти, доки мені в руки не потрапили ЕПРА якогось «севастопольського заводу» — принаймні людина, яка їх продавала, сказала саме так. Розраховані вони були на лампу 58 W, тобто 150 см довжини. Ні, не скажу, що вони не працювали чи працювали гірше ніж китайські. Вони працювали. Лампи від них сяяли. Але...
Навіть найдешевші китайські баласти (ЕПРА) – це пластмасовий корпус, плата з отворами, маска на платі з боку друкарського монтажу та позначення де яка деталь з боку монтажу. «Севастопольський варіант» було позбавлено всіх цих надмірностей. Там плата була одночасно і кришкою корпусу, в платі (з цієї причини) не було жодних отворів, не було ніяких масок, ніяких нанесених позначень, деталі були розміщені з боку друкарських провідників і все, що можна було виконано з SMD-елементів, чого я ніколи не бачив навіть у найдешевших китайських пристроях. Та й сама схема! Я переглянув їх безліч, але ніколи не бачив нічого схожого. Ні, начебто все як у китайців: звичайний напівміст. Ось тільки призначення елементів D2-D7 та дивне підключення базової обмотки нижнього транзистора мені зовсім незрозуміло. І ще! Творці цього диво-пристрою поєднали трансформатор напівмостового генератора з дроселем! Просто намотали обмотки на Ш-подібний осердя. До такого ніхто не додумався, навіть китайці. Загалом, цю схему проектували чи генії, чи люди альтернативно-обдаровані. З іншого боку, якщо вони такі геніальні, ну чому не пожертвувати пару центів для введення струмообмежувального резистора, що запобігає кидку струму через конденсатор фільтра? Та й на варистор для плавного розігріву електродів (теж центи) могли б розоритися.
У СРСР
Наведена вище "американська схема" (дросель + стартер + люмінесцентна лампа) працює від мережі змінного струму частотою 50 герц. А якщо постійний струм? Ну, наприклад, лампу треба запитати від акумуляторів. Тут уже електромеханічним варіантом не обійдешся. Потрібно «ліпити схему». Електронну. І такі схеми були, наприклад, у поїздах. Ми всі їздили в радянських вагонах різного ступеня комфортності та бачили там ці люмінесцентні трубки. Але вони харчувалися постійним струмом напругою 80 вольт, таку напругу видає вагонний акумулятор. Для живлення була розроблена «та сама» схема – напівмостовий генератор із послідовним резонансним ланцюгом, а для запобігання кидкам струму через спіралі ламп введено терморезистор прямого підігріву ТРП-27 з позитивним температурним коефіцієнтом опору. Схема, треба сказати, відрізнялася винятковою надійністю, а щоб переробити її в баласт для мережі змінного струму і використовувати в побуті, потрібно було по суті додати діодний міст, конденсатор, що згладжує, і трохи перерахувати параметри деяких деталей і трансформатора. Єдине "але". Така штуковина вийшла б досить дорогою. Я думаю, її вартість була б не меншою за 60-70 радянських рублів, за вартістю дроселя в 3 рублі. В основному через високу вартість в СРСР потужних високовольтних транзисторів. І ще ця схема видавала досить неприємний високочастотний писк, який завжди, але іноді його можна було почути, можливо, згодом змінювалися параметри елементів (підсихали конденсатори) і частота роботи генератора знижувалася.
Схема живлення люмінесцентних ламп у поїздах у гарному дозволі
 |
Дорогі електронні баласти (ЕПРА)
Як приклад простого «дорогого» баласту можна навести виріб фірми TOUVE. Він працював у системі освітлення акваріума, простіше кажучи – від нього харчувалися дві лами зеленого свічення по 36 Вт. Хазяїн баласту сказав мені, що ця штука якась особлива, спеціально розроблена для освітлення акваріумів та тераріумів. "Екологічна". У чому там екологічність я так і не зрозумів, інша річ, що цей «екологічний баласт» не працював. Розтин та аналіз схеми показав, що в порівнянні з дешевими вона суттєво ускладнена, хоча принцип – напівміст + запуск через цей диністор DB3 + послідовний резонансний ланцюг – збережений у повному обсязі. Оскільки лампи дві, ми бачимо два резонансних контуру T4C22C2 і T3C23C5. Холодні спіралі ламп від кидка струму захищають терморезистори PTS1, PTS2.
Правило! Якщо ви купуєте економну лампу або ось електронний баласт, перевірте як включається ця лампа. Якщо миттєво – баласт дешевий, щоб вам там про нього не розповідали. У більш-менш нормальних лампа повинна включатися після натискання кнопки приблизно через 0,5 секунд.
Далі. Вхідний варистор RV захищає конденсатори фільтра від кидка струму. Схема оснащена фільтром живлення (обведений червоним) – він перешкоджає попаданню високочастотних перешкод у мережу. Коректор коефіцієнта потужності (Power Factor Correction) обведений зеленим контуром, але в цій схемі він зібраний на пасивних елементах, що відрізняє її від найдорожчих і наворочених, де керує корекцією спеціальна мікросхема. Про цю важливу проблему (коригування коефіцієнта потужності) ми поговоримо в одній з наступних статей. Ну і ще доданий вузол захисту в аномальних режимах - у цьому випадку припиняється генерація шляхом замикання тиристором бази SCR Q1 на землю.
Скажімо, дезактивація електродів або порушення герметичності трубки, призводять до виникнення «відкритої схеми» (лампа не запалюється), що супроводжуються значним зростанням напруги на пусковому конденсаторі та зростанням струму баласту на частоті резонансу, обмеженими лише добротністю контуру. Тривала робота у цьому режимі веде до пошкодження баласту з допомогою перегріву транзисторів. Ось у цьому випадку і має спрацювати захист - тиристор SCR замикає базу Q1 на землю, припиняючи генерацію.
 |
Видно, що цей пристрій за розмірами набагато більше ніж дешеві баласти, але після ремонту (вилетів один з транзисторів) і відновлення, з'ясувалося, що ці самі транзистори нагріваються, як мені здалося, сильніше ніж треба, приблизно до 70 градусів. Чому не поставити невеликі радіатори? Я не стверджую, що транзистор вилетів через перегрівання, але, можливо, робота на підвищених температурах (у закритому корпусі) послужила провокуючим фактором. Загалом поставив я невеликі радіатори, благо місце є.
Зміст:Висвітлення у великих приміщеннях все частіше здійснюється за допомогою трубчастих люмінесцентних ламп. Вони здатні значно економити електроенергію та освітлювати простір розсіяним світлом. Проте їхній термін експлуатації багато в чому залежить від нормальної роботи всіх складових частин. Серед них велике значення має схема баласту люмінесцентних ламп, що забезпечує запалювання та підтримує нормальний робочий режим.
Баласт для люмінесцентних ламп
У більшості традиційних конструкцій, розрахованих на струм із частотою 50 Гц, для електроживлення використовуються електромагнітні пускорегулюючі апарати. Отримання високої напруги відбувається через реактор, коли розмикається біметалічний ключ. Через нього протікає струм, що забезпечує напруження електродів при замкнутих контактах.
Дані пускові пристрої мають низку серйозних недоліків, що не дозволяють люмінесцентним лампам повністю використовувати свій ресурс при освітленні приміщень. Створюється мерехтливе світло, підвищений рівень шуму, нестабільне світло під час перепадів напруги.
Всі ці недоліки усуваються шляхом застосування електронних пускорегулюючих апаратів (), які отримали назву електронного баласту. Використання баласту дозволяє практично миттєво запалювати лампу без шуму та мерехтіння. Високочастотний діапазон робить освітлення більш комфортним та стабільним. Повністю нейтралізується негативний вплив коливань напруги мережі. Усі миготливі та несправні лампи, що спалахують, відключаються за допомогою системи контролю.
Усі електронні баласти мають відносно високу вартість. Однак, надалі відбувається видима компенсація початкових витрат. При тому самому якості світлового потоку, енергоспоживання зменшується в середньому на 20%. Світловіддача люмінесцентної лампи підвищується за рахунок більш високої частоти та підвищеного коефіцієнта корисної дії ЕПРА порівняно з електромагнітними пристроями. Режим пуску і роботи із застосуванням баласту дозволяє збільшити термін експлуатації ламп на 50%.
Експлуатаційні витрати значно знижуються, оскільки не потрібно замінити стартери, а кількість також скорочується. При використанні системи керування світлом можна досягти додаткової економії електроенергії до 80%.
Типова схема баласту
У конструкції ЕПРА застосовується активний коректор коефіцієнта потужності, що забезпечує сумісність із електричною мережею. Основою коректора є потужний імпульсний перетворювач, що підвищує, керований спеціальною інтегральною мікросхемою. Це забезпечує номінальний режим з коефіцієнтом потужності, близьким до 0,98. Високе значення даного коефіцієнта зберігається у будь-яких режимах роботи. Зміна напруги допускається у діапазоні 220 вольт + 15%. Коректор забезпечує стабільну освітленість навіть за значних перепадів напруги мережі. Для його стабілізації використовується проміжна.
Важливу роль грає мережевий фільтр, що згладжує високочастотні пульсації струму живлення. У сукупності з коректором цей прилад жорстко регламентує всі складові струму, що споживається. Вхід мережевого фільтра обладнаний захисним вузлом з варістором та запобіжником. Це дозволяє ефективно усувати мережеві перенапруги. З запобіжником послідовно з'єднується терморезистор, має негативний температурний коефіцієнт опору, що забезпечує обмеження кидка вхідного струму, під час підключення ЕПРА від інвертора до мережі.
Крім основних елементів схема баласту для люмінесцентних ламп передбачає наявність спеціального вузла захисту. З його допомогою відбувається контроль стану ламп, а також їх відключення у разі несправності або відсутності. Даний прилад стежить за струмом, який споживає інвертор, і напругою, що надходить на кожну лампу. Якщо протягом певного проміжку часу заданий рівень напруги або струму перевищує встановлене значення, захист спрацьовує. Те саме відбувається під час обриву контуру навантаження.
Виконавчим елементом захисного вузла є тиристор. Його відкритий стан підтримується струмом, що проходить через резистор, встановлений у баласті. Значення баластного опору дозволяє тиристорному струму підтримувати включений стан до того моменту, поки з ЕПРА не буде знято напругу живлення.
Вузол керування ЕПРА живиться через мережевий випрямляч під час проходження струму в баластному резисторі. Скорочення потужності електронного баласту і поліпшення його коефіцієнта корисної дії дозволяє використовувати струм ланцюга, що згладжує. Цей ланцюг підключається до точки, де з'єднуються транзистори інвертора. Таким чином відбувається харчування системи управління. Побудова схеми забезпечує запуск системи управління на початковій стадії, після чого з невеликою затримкою запускається ланцюг живлення.
Лампи розжарювання хоч і коштують дешево, але споживають багато електроенергії, тому багато країн відмовляються від їхнього виробництва (США, країни Західної Європи). Натомість їм приходять компактні люмінесцентні лампи денного світла (енергозберігаючі), їх закручують у самі патрони Е27, що і лампи розжарювання. Однак коштують вони в 15-30 разів дорожче, зате в 6-8 разів довше служать і в 4 рази менше споживають електроенергії, що визначає їхню долю. Ринок переповнений різноманітністю таких ламп, переважно китайського виробництва. Одна з таких ламп фірми DELUX показана на фото.
Її потужність 26 Вт -220 В, а блок живлення, який ще називають електронним баластом, розташований на платі розмірами 48x48 мм ( рис.1) і знаходиться у цоколі цієї лампи.
Її радіоелементи розміщені на монтажній платі навісним монтажем, без застосування ЧІП-елементів. Принципова схема намальована автором з огляду монтажної плати та показана на рис.2.
Примітка до схеми: на схемі відсутня точка, що позначає з'єднання диністора, діода D7 та бази транзистора EN13003A
Спочатку доречно нагадати принцип запалення люмінесцентних ламп, у тому числі і при застосуванні електронних баластів. Для запалювання люмінесцентної лампи необхідно розігріти її нитки розжарення і додати напругу 500...1000, тобто. значно більше, ніж напруга електромережі. Розмір напруги запалювання прямо пропорційна довжині скляної колби люмінесцентної лампи. Звичайно, для коротких компактних ламп вона менша, а для довгих трубчастих ламп - більше. Після запалення лампа різко зменшує свій опір, а отже, треба застосовувати обмежувач струму для запобігання КЗ ланцюга. Схема електронного баласту для компактної люмінесцентної лампи є двотактним напівмостовим перетворювачем напруги. Спочатку мережна напруга за допомогою 2-напівперіодного моста випрямляється до постійної напруги 300...310 В. Запуск перетворювача забезпечує симетричний диністор, позначений на схемі Z, він відкривається, коли, при включенні електромережі, напруга в точках його підключення перевищить поріг спрацьовування. При відкритті через диністор проходить імпульс на базу нижнього за схемою транзистора, і перетворювач запускається. Далі двотактний напівмостовий перетворювач, активними елементами якого є два транзистори n-p-n, перетворює постійну напругу 300...310 В, високочастотне напруга, що дозволяє значно зменшити габарити блоку живлення. Навантаженням перетворювача і одночасно його керуючим елементом є тороїдальний трансформатор (позначений у схемі L1) зі своїми трьома обмотками, з них дві обмотки (кожна по два витки) і одна робоча (9 витків). Транзисторні ключі відкриваються протифазно від позитивних імпульсів з обмоток, що управляють. Для цього керуючі обмотки включені до основ транзисторів протифазно (на рис.2 початок обмоток позначені точками). Негативні викиди напруги з цих обмоток гасяться діодами D5, D7. Відкриття кожного ключа викликає наведення імпульсів у двох протилежних обмотках, у тому числі й у робочій обмотці. Змінна напруга з робочої обмотки подається на люмінесцентну лампу через послідовний ланцюг, що складається з: L3 - нитки розжарювання лампи -С5 (3,3 нФ 1200 В) - нитки розжарення лампи - С7 (47 нФ/400 В). Величини індуктивностей та ємностей цього ланцюга підібрані так, що в ньому виникає резонанс напруги при незмінній частоті перетворювача. При резонансі напруг у послідовному ланцюгу, індуктивний і ємнісний опір рівні, сила струму в ланцюзі максимальна, а напруга на реактивних елементах L і С може значно перевищувати напругу, що прикладається. Падіння напруги на С5, у цій послідовній резонансної ланцюга, в 14 разів більше, ніж на С7, так як ємність С5 в 14 разів менше і його ємнісний опір в 14 разів більше. Отже, перед запаленням люмінесцентної лампи максимальний струм в резонансному ланцюзі розігріває обидві нитки розжарення, а велика резонансна напруга на конденсаторі С5 (3,3 нФ/1200), включеного паралельно лампі, запалює лампу. Зверніть увагу на максимально допустиму напругу на конденсаторах С5=1200 В і С7= 400 В. Такі величини підібрані невипадково. При резонансі напруга С5 досягає близько 1 кВ і він повинен його витримувати. Запалена лампа різко зменшує опір і блокує (закорочує) конденсатор С5. З резонансного ланцюга виключається ємність С5, і резонанс напруги в ланцюгу припиняється, але лампа продовжує світитися, а дросель L2 своєю індуктивністю обмежує струм у запаленій лампі. При цьому перетворювач продовжує працювати в автоматичному режимі, не змінюючи частоту з моменту запуску. Весь процес запалення триває менше ніж 1 с. Слід зазначити, що на люмінесцентну лампу постійно подається змінна напруга. Це краще, ніж постійне, оскільки забезпечує рівномірне зношування емісійних здібностей ниток розжарювання і цим збільшує термін її служби. При живленні ламп від постійного струму термін служби зменшується на 50%, тому постійна напруга на газорозрядні лампи не подають.
Призначення елементів перетворювача.
Типи радіоелементів зазначені на важливій схемі (рис.2).
1. EN13003A – транзисторні ключі (на монтажній схемі виробники їх чомусь не позначили). Це біполярні високовольтні транзистори середньої потужності, n-p-n провідності, корпус ТО-126, їх аналоги MJE13003 або КТ8170А1 (400 В; 1,5 А; в імпульсі 3 А), можна і КТ872А (1500 В; 8 А; 8 А; за габаритами вони більші. У будь-якому випадку треба правильно визначити виходи БКЕ, так як у різних виробників можуть бути різні їх послідовності, навіть у одного аналога.
2. Тороїдальний феритовий трансформатор, позначений виробником L1, розміри кільця 11x6x4,5, ймовірна магнітна проникність 2000, має 3 обмотки, дві з них по 2 витки і одна 9 витків.
3. Всі діоди D1-D7 однотипні 1N4007 (1000 В, 1 А), з них діоди D1-D4 - випрямний міст, D5, D7 - гасять негативні викиди керуючого імпульсу, а D6 - поділяє джерела живлення.
4. Ланцюжок R1СЗ забезпечує затримку пуску перетворювача з метою «м'якого пуску» і недопущення кидка пускового струму.
5. Симетричний диністор Z типу DB3 Uзс.max=32; Uoc=5; Uнеотп.і.max=5) забезпечує початковий запуск перетворювача.
6. R3, R4, R5, R6 – обмежувальні резистори.
7. С2, R2 – демпферні елементи, призначені для гасіння викидів транзисторного ключа в момент його закриття.
8. Дросель L1 складається з двох склеєних між собою Ш-подібних феритових половинок. Спочатку дросель бере участь у резонансі напруги (спільно з С5 і С7) для запалювання лампи, а після запалювання своєю індуктивністю гасить струм в ланцюзі люмінесцентної лампи, так як лампа різко зменшує свій опір.
9. С5 (3,3 нФ/1200 В), С7 (47 нФ/400 В) - конденсатори в ланцюзі люмінесцентної лампи, що беруть участь у її запаленні (через резонанс напруги), а після запалення С7 підтримує світіння.
10. С1 - електролітичний конденсатор, що згладжує.
11. Дросель з феритовим сердечником L4 і конденсатор С6 складають загороджувальний фільтр, що не пропускає імпульсні перешкоди перетворювача живильну електромережу.
12. F1 – міні-запобіжник у скляному корпусі на 1 А, знаходиться поза монтажною платою.
Ремонт.
Перед тим як ремонтувати електронний баласт, необхідно «дістатись» до його монтажної плати, для цього достатньо ножем роз'єднати дві складові цоколя. Під час ремонту плати під напругою будьте обережні, оскільки її радіоелементи перебувають під фазною напругою!
Перегорання (обрив) спіралей люмінесцентної лампи.При цьому електронний баласт залишається справним. Це типова несправність. Відновити спіраль неможливо, а скляні колби люмінесцентні до таких ламп окремо не продаються. Який вихід? Або пристосувати справний баласт до 20-ватного світильника, що має пряму скляну лампу, замість його «рідного» дроселя (світильник працюватиме надійніше і без шуму) або використовувати елементи плати як запчастини. Звідси рекомендація: купуйте однотипні компактні люмінесцентні лампи – легше буде ремонтувати.
Тріщини в паянні монтажної плати.Причина їх появи - періодичне нагрівання та подальше, після вимкнення, остигання місця паяння. Нагрівається місце паяння від гріються елементів (спіралі люмінесцентної лампи, транзисторні ключі). Такі тріщини можуть проявитися після кілька років експлуатації, тобто. після багаторазового нагрівання та охолодження місця паяння. Усувається несправність повторної пайки тріщини.
Пошкодження окремих радіоелементів.Окремі радіоелементи можуть пошкодитися як від тріщин у пайці, так і від стрибків напруги в електромережі живлення. Хоча в схемі є запобіжник, але він не захистить радіоелементи від стрибків напруг, як це міг би зробити варистор. Запобіжник згорить від пробоїв радіоелементів. Безумовно, найслабшим місцем із усіх радіоелементів даного пристрою є транзистори.
Радіоаматор №1, 2009р.
Список радіоелементів
| Позначення | Тип | Номінал | Кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Біполярний транзистор | MJE13003A | 2 | N13003A, КТ8170А1, КТ872А | До блокноту | ||
| D1-D7 | Випрямний діод | 1N4007 | 7 | До блокноту | ||
| Z | Діністор | 1 | До блокноту | |||
| C1 | Електролітичний конденсатор | 100 мкФ 400 В | 1 | До блокноту | ||
| C2, C3 | Конденсатор | 27 нФ 100 В | 2 | До блокноту | ||
| C5 | Конденсатор | 3.3 нФ 1200 В | 1 | До блокноту | ||
| C6 | Конденсатор | 0.1 мкФ 400 В | 1 | До блокноту | ||
| C7 | Конденсатор | 47 нФ 400 В | 1 | До блокноту | ||
| R1, R2 | Резистор | 1.0 Ом | 2 |
