Работа люминесцентных ламп невозможна от сетевого напряжения 220 вольт, подаваемого напрямую. Для стабилизации напряжения и сглаживания токовых пульсаций требуются специальные устройства. Они объединяются в пускорегулирующей аппаратуре и включают в себя несколько компонентов. Стартер осуществляет пуск, дроссель сглаживает пульсации, а конденсатор стабилизирует напряжение. Все это использовалось в светильниках старого типа, которые были ненадежными, моргали и гудели.
Назначение и устройство ЭПРА
В настоящее время устаревшую аппаратуру сменили ЭПРА для люминесцентных ламп, представляющие собой электронные пускорегулирующие устройства. Они обеспечивают мгновенное включение лампы, могут работать практически с любым питающим напряжением, у них отсутствуют недостатки, характерные для старой ПРА. Люминесцентные лампы относятся к типу газоразрядных источников света. Стандартная конструкция включает в себя стеклянную трубку, наполненную инертным газом и ртутными парами, а также электроды в виде спиралей, расположенные по краям. Здесь же расположены контактные выводы, по которым поступает электрический ток.
Принцип действия таких ламп заключается в люминесценции газов, когда по ним проходит электроток. Обычного тока между электродами недостаточно, для того чтобы образовался тлеющий разряд. Поэтому спирали вначале разогреваются током, пропущенным через них, а затем происходит подача импульса с напряжением 600 В и выше.
В результате, с разогретых спиралей начинается эмитация электронов, которые совместно с высоким напряжением образуют тлеющий разряд. В дальнейшем ток и напряжение должны поддерживаться на определенном уровне, обеспечивающем нормальное функционирование лампы. По такому же принципу работают компактные или энергосберегающие люминесцентные лампы. Они отличаются от стандартных изделий только размерами и формами.
Питание всех типов ламп осуществляется через пускорегулирующий аппарат, называемый также балластом. В старых изделиях применялся электромагнитный балласт или ЭмПРА. В его конструкцию входили дроссель и стартер. Данные устройства обладали низким КПД, световой поток получался пульсирующий, сопровождаемый сильным гудением. Во время работы в сети возникали серьезные помехи. В связи с этим, производители постепенно отказались от ЭмПРА и перешли на более современные и удобные электронные устройства (ЭПРА).
Конструкция электронной пускорегулирующей аппаратуры выполнена в виде платы с расположенным на ней высокочастотным преобразователем. В данных устройствах отсутствуют недостатки, характерные для ЭмПРА, поэтому работа лампы стала более устойчивой. Она обеспечивает выдачу увеличенного светового потока и служит значительно дольше.
Стандартная схема электронного балласта включает в себя следующие детали:
- Диодный мост;
- Генератор высокой частоты на основе полумостового преобразователя. В более дорогих изделиях используется ШИМ-контроллер;
- Динистор DB3, применяемый в качестве пускового порогового элемента и рассчитанный на напряжение 30 вольт;
- Силовая LC-цепь для розжига тлеющего разряда.
Принцип работы ЭПРА
Избежать недостатков, присущих электромагнитному балласту, удалось путем подачи на лампу тока с высокой частотой колебаний – свыше 20 кГц. С этой целью был повышен коэффициент мощности светильника. Он состоит в возврате реактивного тока не обратно в сеть, а в специальное промежуточное накопительное устройство. Данный накопитель не имеет каких-либо связей с сетью, однако именно через него осуществляется питание лампы.
Переменное напряжение сети в 220 В подвергается преобразованию и становится постоянным со значением 260-270 В. Для сглаживания используется электролитический конденсатор С1, хорошо видимый на представленной схеме. Далее постоянной напряжение переводится в высокочастотное – до 38 кГц при помощи двухтактного полумостового преобразователя, состоящего из двух высоковольтных биполярных транзисторов – ключей. Благодаря возможности такого преобразования, размеры ЭПРы для люминесцентных ламп значительно снизились.
В схеме электронного балласта имеется трансформатор, выполняющий функцию управления преобразователем и одновременно являющийся для него нагрузкой. Он состоит из трех обмоток: одна – рабочая с двумя витками, выдающая нагрузку на цепь, и две обмотки управления с четырьмя витками.
Особое значение придается динистору, обеспечивающему запуск преобразователя. В случае превышения допустимого порога напряжения происходит его открытие и подача импульса на транзистор. После запуска преобразователя, противофазные импульсы с обмоток управления трансформатора поступают к транзисторным ключам. Ключи открываются и производят наводку тока в трансформаторных обмотках. Далее напряжение на лампу подается с рабочей обмотки через нити накала установленные последовательно.
Максимальное падение напряжения наблюдается на конденсаторе С5, подключенном непосредственно к лампе. Именно он окончательно зажигает источник света. После запуска преобразователь будет и далее работать в автоматическом режиме. Его частота остается неизменной с момента пуска устройства.
Подключение светильника к ЭПРА
Нередко домашние мастера самостоятельно улучшают работу люминесцентных ламп путем замены устаревшей пускорегулирующей аппаратуры на более современное электронное устройство. На начальном этапе светильник демонтируется и из него вынимаются все детали. Новая электронная аппаратура должна соответствовать размерам улучшаемого светильника.
Сам процесс подключения выполняется сравнительно легко, поскольку в светильнике будут размещаться лишь лампы, провода и схема ЭПРА. В корпусе светильника должно быть достаточно места для размещения электронного блока, он должен легко подключаться к клеммам, расположенным на корпусе. Крепление выполняется с помощью саморезов, после чего производится соединение между собой аппаратуры, проводов и люминесцентной лампы.
Подключение двух ламп осуществляется таким же образом, с использованием последовательной схемы. Соответственно, мощность ЭПРА должна в два раза превышать мощность источников света. По такому же принципу подключается три и более ламп в общем корпусе.
После подключения остается лишь проверить работоспособность схемы и убедиться, что лампы работают по новому. Как правило, включение происходит мгновенно, без предварительного разогрева, отсутствует гудение и пульсация света, яркость свечения заметно возрастает.
В случае правильного подключения увеличивается срок эксплуатации светильника, снижается расход электроэнергии.
Преимущества и недостатки ЭПРА
Применение электронных балластов вносит существенные положительные изменения в работу люминесцентных осветительных приборов. Основными достоинствами ЭПРА являются следующие:
- Максимальная мощность света заметно увеличивается при одновременном снижении объема электроэнергии, потребляемой блоком питания.
- Отличительная черта старых люминесцентных ламп – мерцание – полностью отсутствует.
- Практически не слышно шума и гудения во время работы светильника.
- Увеличение срока эксплуатации люминесцентных ламп.
- Удобные настройки и управление яркостью светового потока.
- На светильники с электронной аппаратурой совершенно не влияют скачки и перепады напряжения в питающей сети.
Основным минусом ЭПРА считается их высокая стоимость по сравнению с электромагнитными устройствами. В настоящее время новейшие технологии в этой области постоянно развиваются и совершенствуются. В связи с этим, цена электронных изделий постепенно приближается к стоимости старой аппаратуры.
Неисправности и ремонт ЭПРА
Люминесцентные лампы периодически ломаются и перестают работать по разным причинам. Это может быть дроссель или стартер и даже сам балласт. Поэтому одним из действий по выявлению неисправности является проверка ЭПРА. Для выполнения проверки своими руками потребуется обычная переноска, то есть лампа накаливания с проводами. Концы жил соединяются с канцелярскими скрепками и получается самый простой тестер.
Дальнейшие действия выполняются в следующем порядке:
- Светильник нужно обесточить, снять прозрачную крышку и вынуть люминесцентную лампу из патронов.
- Изогнутая скрепка вставляется в патрон, при этом, оба контакта должны быть замкнуты. В другой патрон вставляется вторая скрепка и таким образом провода от переноски оказываются соединенными с контактами.
- На светильник подается напряжение. Если балласт исправен, то лампочка на переноске должна загореться. В противном случае электронный балласт придется менять.
Замена ЭПРА не представляет каких-либо сложностей. У приобретаемого устройства должны быть точно такие же пусковые характеристики, как и у предыдущего. Основное условие заключается в точном соблюдении схемы подключения. Все соединения выполняются методом пайки или через разъемные контакты. Основной причиной выхода из строя электронной пускорегулирующей аппаратуры является использование производителями самых простейших схем с целью уменьшения их размеров.
Нормальная схема не всегда помещается вовнутрь, поэтому приходится использовать различные технические решения. В противном случае, светильник после ремонта прослужит совсем недолго. Кроме того, при отсутствии опыта работы с такими устройствами, рекомендуется обратиться к квалифицированным специалистам.
