Як влаштовані і працюють ЕПРА для люмінесцентних ламп

Люмінесцентні лампи не можуть працювати безпосередньо від мережі 220В. Для їх розпалювання потрібно створити імпульс високої напруги, а перед цим прогріти їх спіралі. Для цього використовують пускорегулюючі апарати. Вони бувають двох типів – електромагнітні та електронні. У цій статті ми розглянемо ЕПРА для люмінесцентних ламп, що хто таке і як вони працюють.

З чого складається люмінесцентна лампа і для чого потрібен баласт?

Люмінесцентна лампа цей газорозрядне джерело світла. Він складається з колби трубчастої форми наповненою парами ртуті. По краях колби розташовані спіралі. Відповідно на кожному краю колби розташована пара контактів – це висновки спіралі.

Робота такої лампи заснована на люмінесценції газів при протіканні через нього електричного струму. Але ток просто так між двома металевими спіралями (електродами) просто так не потече. Для цього повинен відбутися розряд між ними, такий розряд називається тліючим. Для цього спіралі спочатку розігрівають, пропускаючи через них струм, а після цього між ними подають імпульс високої напруги, 600 і більше вольт. Розігріті спіралі починають емітувати електрони і під дією високої напруги утворюється розряд.

Якщо не вдаватися в подробиці – то опис процесу досить для постановки завдання для джерела живлення таких ламп, він повинен:

1. Розігріти спіралі;

2. Сформувати запалює імпульс;

3. Підтримувати напруга і струм на достатньому рівні для роботи лампи.

Цікаво: Компактні люмінесцентні лампи, які частіше називають “енергозберігаючими”, мають аналогічну структуру і вимоги для їх роботи. Єдина відмінність полягає в тому, що їх габарити значно зменшені завдяки особливій формі, по суті це така ж трубчаста колба, на форма не лінійна, а закручена в спиралевидную.

Пристрій для харчування люмінесцентних ламп називається пускорегулюючим апаратом (скорочено ПРА), а в народі просто – баластом.

Розрізняють два види баласту:

1. Електромагнітний (ЕМПР) – складається з дроселя і стартера. Його переваги – простота, а недоліків маса: низький ККД, пульсації світлового потоку, перешкоди в електромережі при його роботі, низький коефіцієнт потужності, гудіння, стробоскопічний ефект. Нижче ви бачите його схему і зовнішній вигляд.



2. Електронні (ЕПРА) – сучасний джерело живлення для люмінесцентних ламп, він являє собою плату, на якій розташований високочастотний перетворювач. Позбавлений всіх перерахованих вище недоліків, завдяки чому лампи видають більший світловий потік і термін служби.

схема ЕПРА

Типовий електронний баласт складається з таких вузлів:

1. Доданий міст.

2. Високочастотний генератор виконаний на ШІМ-контролері (в дорогих моделях) або на авто генераторний схемою з полумостовим (найчастіше) перетворювачем.

3. Пусковий пороговий елемент (зазвичай динистор DB3 з пороговим напругою 30В).

4. розпалювати силовий LC-ланцюга.

Типова схема зображена нижче, розглянемо кожен з її вузлів:

Змінна напруга надходить на діодний міст, де випрямляється і згладжується фільтрує конденсатором. В нормальному випадку до моста встановлюють запобіжник і фільтр електромагнітних завад. Але в більшості китайських ЕПРА немає фільтрів, а ємність згладжує конденсатора нижче необхідної, від чого бувають проблеми з підпалом і роботою світильника.

Порада: якщо ви ремонтуєте ЕПРА, то прочитайте статтю «Як перевірити діодний міст» на нашому сайті.

Після цього напруга надходить на автогенератор. З назви зрозуміло, що автогенератор – це схема, яка самостійно генерує коливання. В цьому випадку вона виконана на одному або двох транзисторах, в залежності від потужності. Транзистори підключені до трансформатора з трьома обмотками. Зазвичай використовуються транзистори типу MJE 13003 або MJE 13001 і подібні, в залежності від потужності лампи.

Хоч і цей елемент називається трансформатором, але виглядає він не звично – це ферритові кільце, на якому намотано три обмотки, по кілька витків кожна. Дві з них керуючі, в кожній по два витка, а одна – робоча з 9 витками. Керуючі обмотки створюють імпульси включення і виключення транзисторів, з’єднані одним з кінців з їх базами.

Так як вони намотані в протифазі (початку обмоток позначені крапками, зверніть увагу на схемі), то імпульси управління протилежні одна одній. Тому транзистори відкриваються по черзі, адже якщо їх відкрити одночасно, то вони просто замкнутий вихід діодного моста і що-небудь з цього згорить. Робоча обмотка одні кінцем підключена до точки між транзисторами, а другим до робочих дроселя і конденсатора, через неї відбувається харчування лампи.

При протіканні струму в одній з обмоток в двох інших наводиться ЕРС відповідної полярності, яке і призводить до перемикань транзисторів. Автогенератор налаштований на частоту вище звукового діапазону, тобто вище 20 кГц. Саме цей елемент є перетворювачем постійного струму в струм зміною частоти.

Для запуску генератора встановлений динистор, він включає схему після того як напруга на ньому досягне певного значення. Зазвичай встановлюють динистор DB3, який відкривається в діапазоні напруг близько 30В. Час, через яке він відкриється, задається RC-ланцюгом.

відступ:

Більш просунуті варіанти ЕПРА, будуються не на автогенераторного схемою, а на базі ШІМ-контролерів. Вони мають більш стійкі характеристики. Однак, за більш ніж п’ять років занять електронікою мені не разу не попався такий ЕПРА, все з якими працював, були автогенераторного.

Вище неодноразово згадувалося про LC ланцюга. Це дросель, встановлений послідовно зі спіраллю, і конденсатор, встановлений паралельно лампі. З цієї ланцюга спочатку протікає струм, що прогріває спіралі, а потім утворюється імпульс високої напруги на конденсаторі її запалює. Дросель виконується на Ш-подібному ферритовом осерді.

Ці елементи підбираються так, щоб при робочій частоті вони входили в резонанс. Так як дросель і конденсатор встановлені послідовно на цій частоті спостерігається резонанс напруг.

Довідка:

При резонансі напруг на індуктивності і ємності починає сильно зростати напруга в ідеалізованих теоретичних прикладах до нескінченно великого значення, при цьому струм споживається вкрай малий.

В результаті ми маємо підібрані по частотах генератор і резонансний контур. Унаслідок зростання напруги на конденсаторі відбувається запалювання лампи.

Нижче зображений інший варіант схеми, як ви можете переконатися – все в принципі аналогічно.

Завдяки високій робочій частоті вдається досягти мінімальних розмірів трансформатора і дроселя.

Для закріплення пройденого інформації розглянемо реальну плату ЕПРА, на зображенні виділені основні вузли описані вище:

А це плата від енергозберігаючої лампи:

висновок

Електронний баласт значно покращує процес розпалювання ламп і працює без пульсацій і шуму. Його схема не дуже складна і на її базі можна побудувати малопотужний блок живлення. Тому електронні баласти від згорілих енергосберегаек – це відмінне джерело безкоштовних радіодеталей.

Люмінесцентні лампи з електромагнітним пускорегулюючим апаратом заборонено використовувати у виробничих і побутових приміщеннях. Справа в тому, що у них сильні пульсації, і можлива поява стробоскопічного ефекту, тобто якщо вони будуть встановлені в токарної майстерні, то при певній частоті обертання шпинделя токарного верстата та іншого обладнання – вам може здаватися, що він нерухомий, що може призвести до травмування . З електронним баластом такого не станеться.

Олексій Бартош

Ссылка на основную публикацию