Эпра для люминесцентных ламп: что это такое, как работает, схемы подключения ламп с эпра

Эпра (электронный балласт) – что это такое?

Для работы люминесцентных, энергосберегающих, светодиодных ламп и панелей необходимо наличие в цепи элементов, обеспечивающих на их входных контактах определенную заданную величину тока и напряжения. Это достигается применением пускорегулирующей аппаратуры.

В случае работы люминесцентной лампы эта аппаратура обеспечивает предварительный прогрев электродов, после чего ртуть, содержащаяся в трубке, постепенно начинает переходить в парообразное состояние. Для возникновения стабильного тлеющего разряда внутри лампы необходимо, чтобы на ее электроды поступил кратковременный импульс напряжения большой величины.

Устройство ЭПРА обеспечивает возникновение этого импульса, включение лампы после полного испарения ртути и в процессе работы понижает ток и напряжение на лампе.

Обратите внимание

В самой простой модификации такой режим обеспечивает электромагнитный дроссель совместно со стартером. Но в случае применения электромагнитного дросселя работу лампы сопровождает гудение, мерцание и мигание при включении.

Электронные пускорегулирующие аппараты в итоге решают те же задачи, что и электромагнитные. Они обязаны обеспечивать зажигание и стабильную работу светильников.

Электронный балласт – это прибор для понижения тока на элементах электрической цепи. Балласты применяются, если сопротивление нагрузки не в состоянии результативно снизить потребляемый ток. Это возникает в случаях, когда устройство имеет отрицательное переменное сопротивление по отношению к элементу питания.

Если такая нагрузка будет подключена к источнику постоянного напряжения, то через нее будет протекать ток, увеличивающийся до тех пор, пока она или источник тока не выйдут из строя.

Для предотвращения этого используется балласт, обеспечивающий активное или реактивное сопротивление, понижающее величину тока до расчетного значения.

Одним из устройств с отрицательным сопротивлением является газоразрядная лампа.

В настоящее время для пуска и обеспечения работы ламп наиболее часто стали использоваться электронные балласты ЭПРА, которые имеют целый ряд преимуществ по сравнению со схемой включения при помощи электромагнитного дросселя.

Внешний вид ЭПРА для ламп Т8

Существуют такие модификации ЭПРА, которые встраиваются в корпус люминесцентных ламп цокольной модификации.

Они устанавливаются в кожухе лампы, находящемся между цоколем и излучающей трубкой.

Для светодиодных ламп, панелей и лент, принцип работы которых основан не на использовании электрического разряда между электродами лампы, а на свечении кристаллических светодиодов, вместо ЭПРА применяются электронные блоки питания.

Они могут быть встроены в корпус лампы или же установлены в светильник как отдельный элемент цепи.

Ниже показано устройство светодиодной лампы со встроенным драйвером.

Компактная лампа с встроенным ЭПРА

Электронные балласты не требуют для зажигания лампы наличия стартера как самостоятельного элемента цепи.

Важно

Схема электронного пускорегулирующего аппарата создает заданное напряжение и ток в последовательности, требующейся для корректной работы.

Электронная схема ЭПРА на нужном уровне стабилизирует рабочий ток и преобразует переменное синусоидальное напряжение питающей сети частотой 50 герц в ток более высокой частоты, от 20 кГц до 60 кГц.

Поэтому при работе люминесцентной лампы достигается отсутствие мерцания, пульсаций при запуске и гудения светильника.

Существуют различные варианты зажигания ламп, которые можно реализовать с помощью ЭПРА.

Это может быть плавный пуск с постепенным увеличением яркости свечения до номинальной за несколько секунд. Можно установить моментальный запуск.

Так же как и электромагнитный дроссель, ЭПРА первоначально разогревают электроды лампы, затем создают высоковольтный импульс и после возникновения тлеющего разряда поддерживают ее работу в оптимальном режиме.

Применение этих приборов ведет к увеличению энергоэффективности лампы и сохранению ее работоспособности на весь установленный срок службы.

Ниже приводится электрическая схема электронного преобразующего аппарата, применяемого для включения и регулирования работы люминесцентной лампы мощностью 30 ватт.

Совет

На мостик, состоящий из четырех диодов D1, D2, D3, D4 типа 1N4007 подается напряжение сети 220 вольт, частотой 50 герц.

На нем происходит выпрямление входного напряжения, то есть нижний полупериод синусоидального тока переходит в верхнюю часть графика.

После этого ток, который был условно преобразован в постоянный, необходимо сгладить, уменьшив его амплитуду. Это выполняет конденсатор С1.

Для того чтобы полученное выпрямленное напряжение преобразовать в напряжение высокой частоты, используется инвертор на транзисторах Т1 и Т2.

В схеме используется трансформатор TU3802, имеющий две управляющие обмотки и одну рабочую, с которой напряжение частотой 20 кГц подается на электроды лампы.

Ток, подающийся на лампу, разогревает электроды, и ртуть в колбе начинает испаряться, а импульс напряжения величиной 1 200 вольт зажигает тлеющий разряд в лампе, и она начинает работать в стабильном режиме.

Возможно подключение нескольких ламп через один электронный пускорегулирующий аппарат. Ниже показаны схемы включения двух и четырех ламп через один балласт.

Четыре лампы с общим ЭПРА

Для люстры можно использовать ЭПРА, если в ней установлены компактные люминесцентные лампы.

Для этого нужно выбрать прибор, рассчитанный на суммарную мощность всех ламп, установленных в люстре, с двукратным запасом по величине.

Если в люстре установлены светодиодные лампы без встроенного драйвера, то в схеме желательно предусмотреть электронный блок питания.

Обратите внимание

В случае применения электронных балластов устраняются такие негативные явления, как мигание ламп во время включения, мерцание и гудение, сопровождающие работу светильников с электромагнитными ПРА. Устраняется стробоскопический эффект, который имеет место при работе ламп на переменном токе частотой пятьдесят герц.

При использовании электронного балласта возникновение этого эффекта невозможно, поскольку на лампу подается ток высокой частоты в несколько десятков килогерц.

По цене ЭПРА довольно дорогие, но их стоимость быстро окупается в результате создания ими экономичного режима работы ламп в люстре.

Можно устанавливать в люстры лампы с встроенными драйверами.

При помощи электронных ПРА можно создать режим включения ламп с постепенным нарастанием мощности, отрегулировать поочередную работу различных групп ламп в люстре и применить другие интересные решения.

Электронные блоки питания и контроллеры применяются и в цепях со светодиодными лентами.

С применением ЭПРА мощность, расходуемая светильником, становится меньше на тридцать процентов по сравнению с потребляемой при использовании ЭмПРА.

Продолжительность пригодности лампы возрастает на пятьдесят процентов в связи с обеспечением ее работы в щадящем режиме.

Сокращаются расходы на ремонт и замену комплектующих в светильниках, оборудованных ЭПРА.

Эти приборы незаменимы в цепях, обеспечивающих работу аварийного освещения.

Электронный пускорегулирующий аппарат

ЭПРА ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП – И СВЕТОДИОДНЫХ

Включение газоразрядных ламп, в чисто которых входят всем известные люминесцентные лампы, имеет ряд особенностей. Для возникновения разряда между электродами в среде газа требуется импульс высокого напряжения между предварительно прогретыми электродами.

Во время работы ток разряда должен ограничиваться специальным балластом, функции которого выполняет дроссель – катушка с большой индуктивностью.

Пускорегулирующая аппаратура, разработанная для включения люминесцентных ламп имела множество существенных недостатков:

• низкая надежность стартера из-за наличия контактной группы;
• громоздкий тяжелый и шумный дроссель;
• мерцание ламы с частотой питающей сети;
• длительный процесс зажигания ламп;
• затрудненный пуск при низкой температуре;
• низкий КПД;
• высокий уровень электромагнитных помех.

На смену устаревшим пусковым агрегатам были разработаны электронные устройства, которые не содержат механических контактов и тяжелого и габаритного дросселя.

Малые габариты современных электронных пускорегулирующих устройств (ЭПРА) дали толчок дальнейшему развитию и широкому распространению малогабаритных люминесцентных ламп, которые в народе прозвали «экономками».

Новое оборудование полностью свободно от перечисленных недостатков и, к тому же, увеличивает продолжительность работы источников света за счет плавного разогрева нитей накаливания.

Кроме того, ЭПРА имеет следующие достоинства:

• отсутствуют механические контакты;
• питание производится высокочастотным напряжением, что полностью исключает мерцание;
• малые габариты и вес;
• высокий КПД за счет введения цепей коррекции мощности;
• минимум сетевых помех и практически полное отсутствие электромагнитных.

Работа лампы с электронным запуском включает несколько последовательных стадий:

1. Разогрев нитей накаливания.
2. Инициирование разряда в среде газа между электродами.
3. Поддержание горения.

Все этапы включения полностью контролируются электронной схемой ЭПРА, которая состоит из следующих элементов:

Входной фильтр.Не пропускает помехи от ЭПРА в сеть и наоборот.Корректор мощности.Устанавливается, в основном в дорогих и мощных пускателях.Сглаживающий фильтр.Исполняется в виде электролитического конденсатора большой емкости.

Также в состав устройства входят инверторная схема преобразования напряжения и малогабаритный дроссель.

В инверторе используются мощные высоковольтные транзисторные ключи, которые включены в мостовую схему с автогенерацией или управляются специальной микросхемой. В диагональ моста включен многообмоточный резонансный трансформатор, одна из обмоток которого включена последовательно с нитями накала и резонансным конденсатором.

При включении лампы напряжение обмотки трансформатора разогревает нити накала, а затем, за счет резонанса, происходит разряд конденсатора между электродами.

Межэлектродный разряд уменьшает сопротивление рабочей среды лампы, в результате чего резонансный конденсатор оказывается закороченным и резонанс пропадает. Оставшегося значения напряжения достаточно для нормального горения.

Ток разряда ограничивается дросселем, включенным последовательно с электродами.

Эпра для питания люминесцентных ламп

Первоначально конструкции ЭПРА разрабатывались для замены старых дроссельно-стартерных устройств для установки в классические светильники с люминесцентными лампами. Для облегчения перехода на новую аппаратуру, ее габаритные размеры, как говорилось выше, делали схожими со старыми устройствами.

Такой подход позволял без изменения технологических линий по производству светильников устанавливать электронные пускатели.

Использование миниатюрных SMD компонентов и совершенствование схемотехники позволили создавать ЭПРА с минимальными габаритами.

Такие устройства помещаются в стандартный цоколь типоразмера Е27 или даже Е14, что привело к широкому распространению энергосберегающих люминесцентных ламп обладающих большим разнообразием:

• форм;
• мощностей;
• цветов и оттенков свечения.

Основными характеристиками электронного пускателя для люминесцентных ламп является допустимая мощность светильника и количество одновременно подключаемых источников. Некоторые типы имеют режим плавного пуска. При этом после нажатия клавиши включения освещения светильник загорается через время от одной до нескольких секунд.

В подобных устройствах за счет схемотехнических решений разряд резонансного конденсатора происходит только после полного прогрева нитей накаливания. Лампы, включаемые через такой пускатель меньше изнашиваются, поэтому срок их службы возрастает.

Некоторые модели дешевых пускорегулирующих аппаратов имеют низкое качество изготовления. Особенно это касается параметров электролитического конденсатора фильтра. Малая емкость приводит к заметным пульсациям света, а низкое граничное напряжение увеличивает вероятность выхода конденсатора из строя.

Важно

Очень опасны модели, в которых мощные ключевые транзисторы крепятся радиатором к металлическому корпусу устройства через пластиковую изоляцию. Через некоторое время работы пластик под действием нагрева транзистора деформируется и радиатор замыкается на корпус.

Прикосновение к такому блоку во время его работы приводит к удару электрическим током.

В начало

Эпра для светодиодных светильников и панелей

Сразу следует заметить, что пускорегулирующая аппаратура для светодиодных ламп и других LED источников света не существует! Как бы не утверждали продавцы магазина или консультанты в интернет-сервисах, это свидетельствует лишь о их некомпетентности.

Светодиодные источники света в пусковых устройствах типа ЭПРА не нуждаются. Необходим источник постоянного напряжения, а в идеальном варианте – стабилизатор тока.

Такие устройства называются драйверами. Они формируют напряжение на выходных клеммах в соответствии с подключаемым источником света и ограничивают или стабилизируют значение выходного тока в определенных пределах.

Дело в том, что светодиоды нормально функционируют только в узком диапазоне протекающего через них тока.

Меньшее значение снижает яркость, а высокое вызывает резкое снижение срока службы вплоть до мгновенного перегорания излучающего диода.

Светодиод, как полупроводниковый элемент, обладает ярко выраженной зависимостью величины сопротивления от температуры, поэтому ее изменение всего на несколько градусов способно вызвать критический рост тока.

Чем отличается стабилизатор напряжения от стабилизатора тока?

Если выразить простыми словами, то стабилизатор напряжения имеет на выходе стабильное напряжение при том, что ток потребления подключенных устройств может меняться в широких пределах.

Иная ситуация в случае стабилизатора тока. Здесь обеспечивается стабильное значение тока при различных сопротивлениях нагрузки. При этом значение напряжения стабилизатора может изменяться в достаточно широком диапазоне.

Данная характеристика накладывает ограничение на совместимость устройств различных типов. К источнику тока нельзя подключать светодиодные светильники иной мощности, чем той, что указана в спецификации. Нельзя подключать параллельно несколько ламп. В крайнем случае возможно последовательное подключение, но это если позволяет диапазон выходных напряжений.

Пример.

Драйвер (именно так именуется в настоящее время стабилизатор тока) рассчитан на выходной ток 100 мА и 12 – 24 В выходного напряжения. Можно подключать:

• светодиодную лампу 100 мА 12 В или 100 мА 24 В;
• две лампы 100 мА 12 В, соединенные последовательно;
• две лампы 50 мА 12 – 24 В, соединенные параллельно.

Схема драйвера может быть выполнена быть выполнена как на основе трансформатора, так и при помощи инвертора, что в настоящее время составляет подавляющее большинство устройств. Драйверы с изменяемым значением выходного тока используются для регулировки яркости LED светильников.

Большинство компактных ламп выпускаются со встроенными драйверами, освобождая покупателя от мук выбора. Использование отдельных драйверов необходимо только в случае использования светодиодных лент или изготовления светильников из отдельных светодиодов или матриц.

Приобретая светодиодные панели с фиксированными размерами, желательно сразу же рассчитывать на драйвер с рекомендуемыми параметрами.

В начало

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Принцип работы и схема подключения люминесцентных ламп

Февраль 2, 2014

47049 просмотров

Среди всех источников искусственного света самыми распространенными сегодня являются люминесцентные лампы. Благодаря тому что они в 5-7 раз экономичнее ламп накаливания и гораздо дешевле самых сверхэффективных на сегодня- светодиодных.

Люминесцентные лампы сегодня можно встретить на каждом шагу.

Они используются преимущественно для освещения в магазинах, супермаркетах, учебных заведениях, общественных зданиях, а после появления компактных вариантов, подходящих под обычные патроны E27 и E14 домашних светильников и люстр, люминесцентные лампы стали широко применяться для освещения в многоквартирных квартирах и частных домах.

Принцип работы

Люминесцентная лампа — это газоразрядный источник света, внутри стрелянной трубы протекает электрический разряд между двумя спиралями (катодом и анодом), расположенными  с обоих сторон.

Пары ртути под воздействием электрического разряда излучают невидимое для наших глаз ультрафиолетовое излучение, которое затем преобразовывается в видимый свет при помощи нанесенного по внутренней поверхности лампы люминофора, состоящего из смеси фосфора с другими элементами.

Схема подключения с применением электромагнитный балласта или  ЭмПРА

ЭмПРА — это сокращенная аббревиатура- Электромагнитный Пускорегулирующий Аппарат. Часто называемый, как дроссель. Его мощность должна соответствовать общей мощности подключаемым к нему лампам.
Это довольно старая (активно применяемая еще в советское время) простая стартерная схема подключения к электросети  люминесцентной лампы дневного света.

Стартер — это миниатюрная лампочка с неоновым наполнением с  двумя биметаллическими электродами внутри, которые разомкнуты в нормальном положении.

Принцип работы: при включении электропитания в стартере возникает разряд и замыкаются накоротко биметаллические электроды, после чего ток в цепи электродов и стартера ограничивается только внутренним сопротивлением дросселя, в результате чего возрастает почти в три раза больше  рабочий ток в лампе и моментально разогреваются  электроды люминесцентной лампы. Одновременно с этим остывают биметаллические контакты стартера и цепь размыкается.
В этот момент разрыва дроссель, благодаря самоиндукции создает запускающий высоковольтный импульс (до 1 кВольта), который приводит к разряду в газовой среде и зажигается лампа. После этого напряжение на ней будет равняться половине от сетевого, которого будет недостаточно  для повторного замыкания электродов стартера.
Если лампа светит стартер не будет участвовать в схеме работы и его контакты всегда будут разомкнуты.

Часто встречается последовательная схема включения  2 ламп, для работы в которой применяются стартеры на 127 Вольт,  но они не будут работать в одноламповой схеме, для которой понадобятся стартеры на 220 Вольт!

Недостатки  схемы ПРА:

1. По сравнению со схемой с электронным балластом на 10-15 % больший расход электроэнергии.
2. Долгий запуск  не менее 1 до 3  секунд (зависимость от износа лампы).
3. Звук от гудения пластин дросселя, возрастающий со временем.

4. Стробоскопический эффект мерцания лампы, что негативно влияет на зрение, при чем  детали станков, вращающихся синхронно с частотой сети-  кажутся неподвижными.
5. Неработоспособность при низких температурах окружающей среды.

   Например, зимой в неотапливаемом гараже.

Схема подключения с применением электронного балласта или ЭПРА

Электронный Пускорегулирующий Аппарат (сокращенно-  ЭПРА) в отличии от электромагнитного-  подает на лампы  напряжение не сетевой частоты, а высокочастотное от 25 до 133 кГц. А это полностью исключает возможность появления заметного для глаз мигания ламп. В ЭПРА используется автогенераторная схема, включающая трансформатор и выходной каскад на транзисторах.

Схемы подключений бывают разные, как правило они наносятся сверху на блоке и не вызывают трудности в подключении. Давайте рассмотрим пример.

Слева, L – фаза и N- ноль от электропитания. Один провод общий на контакты с левой стороны и два — раздельные.

Справа, 4 контакта. По два на каждую нить накала. Только соблюдайте схему подключения на каждую лампу с обоих сторон.

Преимущества схем с ЭПРА:

• Увеличение срока службы люминесцентных ламп, благодаря специальному режиму работы и запуска.
• По сравнению с ПРА до 20% экономия электроэнергии.
• Отсутствие в процессе работы шума и мерцания.
• Отсутствует в схеме  стартер, который часто ломается.
• Специальные модели выпускаются с возможностью диммирования  или регулирования яркости свечения.

Как Вы уже поняли у ЭПРА  много преимуществ,  именно поэтому Мы только и рекомендуем их использовать.

Дополнительно прочитайте по этом теме нашу статью  ”Характеристики люминесцентных ламп и светильников”.

Как подключить люминесцентную лампу к сети — варианты и схемы

Популярность применения люминесцентных ламп обусловлена несколькими факторами. Важнейшими из них являются их экономичность, эффективность работы, а также равномерный свет, испускаемый с достаточно большой площади поверхности. Но помимо этих качеств необходимо знать правила подключения люминесцентных ламп. Для этого применяется несколько типов схем и дополнительных устройств.

Особенности функционирования люминесцентных приборов

В основу работы этих источников света заложен эффект формирования ИК излучения парами ртути под воздействием электрического разряда. На практике для этого в стеклянную колбу помещают спиральную пару катод-анод, внутреннюю поверхность лампы обрабатывают люминофорным раствором. Затем происходит наполнение конструкции сложной смесью, основным компонентом которой являются пары ртути.

При подаче электротока возникает разряд, который и приводит к свечению лампы. Но в отличие от аналогичных моделей накаливания величина разряда должна быть четко нормированной. Только при соблюдении этого условия возможен равномерный процесс формирования света.

Для осуществления этого применяют два типа приборов:

1. ЭмПРА – пускорегулирующий аппарат. Он более известен как дроссель. Может использоваться в паре со стартером.
2. ЭПРА. Более надежный и технологичный способ контроля работы люминесцентной лампы. Его применение практически полностью исключает характерное мигание лампы.

В настоящее время большее распространение получили схемы с установкой ЭмПРА. Это связано с их дешевизной и возможность реализации подключения нескольких ламп.

Специфика применения ЭмПРА

Для применения электромагнитного запуска понадобятся компенсационный конденсатор, дроссель и стартер. В целях обеспечения надежности функционирования схемы вся внутренняя проводка должна быть выполнена проводами ПУГВ.

Схема для одной лампы

Для лучшего понимания необходимо рассмотреть все этапы включения:

• После замыкания контакта К происходит подача электрического тока на стартер. Он представляет собой небольшую газоразрядную лампу. При этом в ней начинает формироваться тлеющий разряд, значение напряжения которого меньше чем в сети, но больше нормированного для основного прибора освещения.
• Затем происходит тепловое расширение электродов, в результате которого они соединяются, образуя электрическую цепь. Величина тока, протекающего по ней, напрямую зависит от параметров дросселя. Он должен превышать номерованный для лампы в 1,5-2 раза.
• В это время происходит предварительный разогрев пары катод-анод в лампе для формирования разряда в газовой среде. После размыкания электродов дросселя появляется высокий ток самоиндукции. Конденсатор снижает эту величину до нужного уровня.
• Резкий рост напряжения провоцирует появление в колбе большого количества заряженных частиц, которые и приводят к формированию плазмы и как следствие – газового разряда.

По такому же принципу можно сделать соединение двух люминесцентных ламп. Процессы, протекающие в этой цепи, практически полностью аналогичны вышеописанным.

Подключение двух световых приборов

К недостаткам такого способа подключения относят небольшой срок службы дросселей и стартеров. Это связано со спецификой процессов, которые происходят в них.

Подключение с помощью ЭПРА

Намного эффективнее использовать ЭПРА – электронный пускорегулирующий аппарат. Его принцип работы отличается от ЭмПРА. Это устройство подает на контакты лампы высокочастотное напряжение, величина которого может варьироваться от 25 до 130 Гц.

Для правильного подключения прибора достаточно предварительно ознакомиться с инструкцией. В большинстве случаев схема подсоединения состоит из следующих этапов.

1. Подключение контактов к электросети.
2. Соединение проводов с клеммами нитей накалов. Для каждой из них потребуется два контакта.

Преимущества применения этого пускового устройства заключаются в существенной экономии электроэнергии, увеличении срока службы, а также полного отсутствия мерцания и характерного для люминесцентных осветительных приборов шума.