Эпра что это такое. Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп

Уровень напряжения напрямую связан с длиной люминесцентной лампы. Это значит, что для коротких светильников с мощностью в 18 Вт напряжение будет ниже, тогда как для длинных с мощностью свыше 36 Вт оно будет значительно выше.

Зачем нужен ЭПРА (электронный балласт) для люминесцентных ламп

Использование электронной пуско-регулирующей аппаратуры, более известной как ЭПРА (электронный балласт), приводит к значительному увеличению срока службы осветительных приборов этого типа. Этот аппарат представляет собой современное решение для зажигания лампы.

ЭПРА обычно изготавливается в виде отдельного модуля, который оснащён контактами для подключения к источнику питания и для подключения одного или более источников света. Этот блок является заменой устаревшей конструкции с использованием дросселя и стартера, которая на сегодняшний день считается морально устаревшей. Современные светильники, как правило, комплектуются именно этой передовой технологией.

Устройство ЭПРА

Электронный пуско-регулирующий аппарат (или ЭПРА) — это сложное электронное устройство, включающее в себя следующие компоненты:

Фильтр помех: предназначен для уменьшения влияния электромагнитных помех как на выходе, так и на входе устройства;
Выпрямитель: преобразует переменный ток в постоянный ток;
Опционально: корректор мощности, который улучшает характеристики работы;
Сглаживающий фильтр: уменьшает пульсации напряжения;
Инвертор: отвечает за повышение напряжения до необходимого уровня;
Балласт: выполняет функции, аналогичные электромагнитному дросселю.

Некоторые модели могут быть дополнены регулятором яркости. Для этого потребуется внешний контроллер (может быть как ручным, так и автоматическим, основанным на фоторезисторе). Существует множество схем, которые реализуют данные функции. Элементная база ЭПРА для люминесцентных ламп (ЛЛ) разнообразна: от мощных полевых транзисторов, используемых в мостовых схемах для больших нагрузок, до микросхем-драйверов для маломощных светильников. Однако, несмотря на это, алгоритм работы остается единственным.

В простейшем виде схема подключения одной люминесцентной лампы выглядит следующим образом:

Подключение состоит всего из двух элементов: люминесцентного источника света и электронного балласта. С точки зрения электрики, это решение гораздо проще, чем классическое подключение люминесцентных светильников с использованием электромагнитного дросселя и стартера. На клеммах N и L подается сетевое напряжение, а вывод ground служит заземлением. Хотя заземление для работы электронного балласта не обязательно, его подключение обеспечивает дополнительную безопасность в эксплуатации.

ЭПРА является сложным устройством, которое состоит из множества электронных компонентов, и для обычного человека без инженерного образования понятно, что разобраться в его схеме очень сложно. К тому же не каждый электрик сможет понять внутреннее устройство данного устройства.

Один из вариантов принципиальной схемы ЭПРА выглядит следующим образом:

Эта схема достаточно проста для специалиста в области электроники. В облегчённой интерпретации работа электронного балласта осуществляется следующим образом: выпрямление производится с помощью двухполупериодного выпрямителя (диодный мост). Сглаживание пульсаций достигается с помощью электролитического конденсатора, который должен быть рассчитан на напряжение, превышающее сетевое значение, так как амплитудное значение синусоиды для сети переменного тока примерно на 1,5 раза выше сетевого (√2*220 В). Остальные процессы контролируются микросхемой, а за подачу напряжения на лампы отвечают полевые транзисторы. После этого преобразователь работает независимо, и частота не меняется.

Глубокие знания электроники позволяют создать схему, по которой люминесцентная лампа может работать от низковольтных источников. Такие схемы обычно компактны, но важно правильно намотать трансформатор.

Принципиальная схема питания ЛЛ от низковольтного источника:

Принцип работы ЭПРА

Для того чтобы люминесцентная лампа могла загореться, требуется специальное устройство-переходник. В его состав входят следующие элементы:

Дроссель — выравнивает пульсацию;
Стартер — инициирует процесс запуска лампы;
Конденсатор — стабилизирует напряжение.

Изначально все эти элементы размещались отдельно. Несмотря на то, что это приводит к увеличению срока службы ламп, старый переходник часто перегревался, создавая невыносимое гудение и мерцание света. Компактное электронное устройство ЭПРА полностью заменяет устаревший переходник и встраивается напрямую в структуру светильника. Согласно правилам техники безопасности, использование ламп с ЭПРА обязательно в помещениях, в которых работают люди, так как они намного безопасней по сравнению со старыми пускорегулирующими аппаратами.

Фильтр электромагнитных помех — устраняет воздействие электросетевых помех;
Выпрямитель — преобразует переменный ток в постоянный;
Сглаживающий фильтр — снижает риски возникновения пульсаций;
Инвертор — повышает напряжение до оптимального;
Дроссель, который необходим для стабилизации работы.

Внутреннее пространство колбы люминесцентной лампы наполнено парами ртути, а её внутренние стенки покрыты специальным люминофором. При подаче разряда на пары ртути возникает ультрафиолетовое (УФ) свечение. Работа ЭПРА проходит в три этапа:

Электроды внутри лампы нагреваются.
Устройство генерирует импульс высокого напряжения, который приводит к пробою газа.
Постоянное напряжение на электродах поддерживает горение лампы.

Особенности электронных пускорегулирующих аппаратов

Работа люминесцентных ламп часто сопровождается мерцанием, которое может быть неприятным для глаз; данный эффект называется стробированием. ЭПРА существенно минимизирует это явление.
Многократные мигания перед стабильным свечением служат сигналом профилактики проблем — стартер может выходить из строя, при этом повреждаться нити накала. Использование электронного балласта позволяет избежать подобного, благодаря чему лампы работают дольше.
Множество электронных устройств дополняются регуляторами, которые позволяют устанавливать желаемую яркость освещения.
Стабильный уровень освещения поддерживается благодаря широкому диапазону питающего напряжения.

ЭПРА может быть подключена как по мостовой, так и по полумостовой схеме. В первой версии использовано больше компонентов (например, полевые и биполярные транзисторы), что идеально подходит для ламп с высокой мощностью.

Полумостовая схема встречается чаще. У неё более низкий КПД, и инвертор здесь построен по принципу автогенератора с положительной обратной связью. Низкий коэффициент полезного действия компенсируется специальными микросхемами.

Инвертор в ЭПРА низкой мощности представляет собой двухтактный преобразователь напряжения. Через диодный мост выпрямляется напряжение сети, а фильтрующий конденсатор выполняет сглаживание. Инвертор строится на основе двух транзисторов, которые преобразуют постоянное напряжение в высокочастотное.

Управляющий элемент преобразователя — это трансформатор, который состоит из трёх обмоток:

Две из них открывают транзисторные ключи;
Третья — первичная обмотка, обеспечивающая обратную связь транзисторного автогенератора.

Динистор отвечает за запуск преобразователя, открываясь при превышении порога напряжения. Импульс, который он генерирует, запускает преобразователь. Напряжение с обмотки транзистора передаётся на нити накала, которые нагреваются, а значение напряжения на конденсаторе приводит к зажиганию источника света.

Почему лампа продолжает светиться, даже если напряжение уменьшается? Дело в том, что в цепи всё равно сохраняется резонансное напряжение.

После старта частота преобразователя остаётся постоянной и устройство функционирует в автоматическом режиме.

Как работает электронный пускорегулирующий аппарат

Сетевое напряжение 220 вольт (переменное) преобразуется в постоянное значение 260-270 вольт. Сглаживание достигается при помощи электролитического конденсатора С1.

После этого постоянное напряжение необходимо преобразовать в высокочастотное значение до 38 кГц. Именно за это отвечает полумостовой преобразователь двухтактного типа, в состав которого входят два высоковольтных транзистора (биполярных), которые являются ключевыми элементами. Возможность преобразования постоянного напряжения в высокочастотное позволяет уменьшить габариты ЭПРА.

В конструкцию устройства также включён трансформатор, который функционирует как управляющий элемент и нагрузка. Этот трансформатор включает три обмотки:

Одна — рабочая, с двумя витками, по которой идёт нагрузка на цепь;
Две — управляющие, по четыре витка каждая.

Особую роль в электрической схеме играет динистор симметричного типа, обозначаемый как DB3. Этот элемент отвечает за запуск преобразователя. Если напряжение в соединениях с его подключением превышает максимальный порог, динистор открывается и подаёт импульс на транзистор, что инициирует запуск преобразователя в целом.

После этого происходит следующее:

С управляющих обмоток трансформатора на транзисторные ключи поступают импульсы, которые имеют противофазный характер. Открытие ключей вызывает наводку на двух обмотках и на рабочей;
Переменное напряжение с рабочей обмотки поступает на люминесцентную лампу через последовательное соединение: первая и вторая нити накала.

Емкость и индуктивность в цепи должны быть подобраны так, чтобы в этом замыкании возникал резонанс напряжений при неизменной частоте преобразователя.

На конденсаторе С5 будет происходить наибольшее падение напряжения. Этот элемент и вызывает зажигание люминесцентной лампы. Это означает, что максимальная сила тока разогревает две нити накала, а высокое напряжение на конденсаторе С5 приводит к зажиганию источника света.

Светящаяся лампа должна снизить своё сопротивление. Однако это снижение оказывается незначительным, что позволяет резонансному напряжению оставаться в цепи. Это и объясняет, почему лампа продолжает светиться, даже при наличии ограничений тока, созданных дросселем L1.

После старта преобразователь продолжает работать в автоматическом режиме, причем его частота остается неизменной, соответствуя частоте запуска. Запуск сам по себе проходит менее чем за одну секунду.

Причины неисправностей

Таким образом, какие могут быть причины, по которым люминесцентная лампа не светится?

Трещины в местах пайки на плате. При включении светильника плата начинает нагреваться, а затем, после выключения, происходит её остывание. Эти перепады температуры негативно влияют на места пайки, что может привести к обрыву цепи. Исправить это можно, восстановив пайку обрыва или проведя его чистку.
Если произошел обрыв нити накала, ЭПРА может остаться в исправном состоянии. В этом случае решение проблемы достаточно простое — замените сгоревшую лампу на новую.
Скачки напряжения считаются основной причиной выхода из строя компонентов электронного ПРА, часто именно транзистор становится жертвой. Производители не стали усложнять схему, поэтому варисторов, защищающих от скачков, в ней нет. Следует отметить, что даже предохранитель не спасает от скачков — он срабатывает только когда один из элементов схемы пробивает. Рекомендуется избегать включения люминесцентной лампы в периоды сильных дождей или ураганных ветров, так как в это время вероятность скачков напряжения возрастает.
Неправильное подключение ЭПРА к лампам также может приводить к неисправностям.

Как подключить ЭмПРА

Несколько слов о конструкционных особенностях ЭмПРА. Электромагнитный пускорегулирующий аппарат (ЭмПРА) включает в себя индуктивный балласт и импульсное зажигающее устройство (ИЗУ). Индуктивный балласт необходимо для накопления электродвижущей силы (ЭДС) перед запуском трубки, а ИЗУ в этом процессе запускает её. Если в комплект входит компенсирующий конденсатор, увеличивается общая эффективность ЭмПРА. Конденсатор помогает смягчать пиковые значения потребляемой мощности и компенсирует реактивную мощность, что ведёт к увеличению коэффициента мощности светильника.

Часто ЭмПРА продаются без проводов, поэтому необходимо самостоятельно подготовить выход на сеть (трехжильный провод с вилкой) и выход для патрона лампы (трехжильный провод длиной не более 1,5 м плюс патрон для лампы). ЭмПРА может быть закрытого типа, когда все элементы скрыты в корпусе, или открытого.

Схема монтажа проводов для ЭмПРА закрытого типа:

Для начала откручиваем крышку ЭмПРА.

Выходы на лампу и на сеть подписаны, что позволяет избежать ошибок в подключении.

Подключаем сетевой провод с вилкой к ЭмПРА.

Подключаем провод для выхода на лампу.

Для этой операции понадобится трехжильный провод, длина которого равна расстоянию от патрона до ЭмПРА. ВАЖНО: расстояние между ИЗУ и лампой должно быть минимальным, поскольку это влияет на качество розжига лампы. Максимально допустимая длина провода — 1,5 м. Превышать её не следует, в противном случае ИЗУ может не обеспечить розжиг лампы.

Зачистите провода. Рекомендуется использовать специальные наконечники, так как это упрощает монтаж и предотвращает короткие замыкания. Синий и коричневый провода обозначают отрицательный и положительный заряды соответственно, а желтый (иногда зеленый или полосатый желто-зеленый) провод — заземление.

Один конец провода с наконечниками подсоединяется к патрону лампы.

Второй конец с наконечниками монтируется к ЭмПРА. После этого нужно закрыть крышку ЭмПРА. Готово!

Монтаж ЭмПРА открытого типа

Если ваш ЭмПРА открытого типа, то схема монтажа будет выглядеть следующим образом:

Как подключить ЭПРА

Так как ЭПРА часто имеют более высокую стоимость, производители обычно включают хотя бы один провод в комплект — сетевой. Он выглядит как стандартный шнур длиной 1 м (иногда 1,5 м). Либо он уже встроен в ЭПРА, либо подключается через разъёмы мама-папа.

Если в комплект входит только сетевой кабель, придется самому монтировать выход на сеть. В корпусе ЭПРА должен быть предусмотрен разъем для выхода. Его необходимо совместить с соответствующим разъемом, иметь провод длиной до 1,5 м и патрон лампы. Например, на изображении ниже показан разъем матерого типа в корпусе ЭПРА Digita. Вам нужно будет докупить такой же разъем, соединить его с трехжильным проводом с помощью клеммников, и подключить его ко второму концу провода к патрону лампы.

Если же комплект ЭПРА не включает никаких проводов, необходимо будет установить как выход на патрон лампы, так и выход на сеть. Для этого нужно будет купить разъем, соответствующий встроенному в ЭПРА, и трехжильный провод с вилкой. Обязательно используйте клеммники для монтажа, чтобы обеспечить безопасность.

Иногда предлагаются комплекты с заранее включёнными всеми необходимыми проводами. Они могут быть как встроены в корпус, так и поставляться отдельно. В последнем случае вам останется лишь вставить каждый провод в соответствующее гнездо. Чтобы избежать путаницы, производители делают разные типы разъемов для сетевого кабеля и провода, идущего на патрон лампы.

Подводя итог, важно отметить, что следует подбирать ЭПРА/ЭмПРА одновременно с лампой, чтобы убедиться в их совместимости. Не все ЭПРА/ЭмПРА могут быть использованы с натриевыми (ДНаТ/ДНаЗ) и металлогалогенными (ДРИ/ДРИЗ) лампами, поэтому стоит выяснить это перед покупкой. Также не лишним будет заранее узнать, какие провода идут в комплекте, чтобы понять, что именно нужно будет докупить. И не стесняйтесь задавать вопросы консультантам, так как они существуют, чтобы упростить процесс покупок для вас!

В завершение, рекомендуем просмотреть полезное видео о различных типах электронных балластов для натриевых ламп:

Газоразрядные лампы, по своей конструкции, не могут быть подключены напрямую к стандартной электросети дома — для их зажигания напряжение в сети оказывается недостаточным. Кроме того, ток дуги в лампе по своей природе постоянно растет, и его необходимо ограничивать. Поэтому для подключения газоразрядных ламп ДНаТ и ДНаЗ требуется использование специальных пускорегулирующих устройств — электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) или электромагнитных пускорегулирующих аппаратов (ЭмПРА).

ЭПРА для люминесцентных ламп: основы подбора

На прилавках магазинов можно встретить ЭПРА для люминесцентных ламп, которые по цене сопоставимы с электромагнитными. Есть и более дорогостоящие варианты — их цена может быть в три-четыре раза выше. Несмотря на разницу стоимости, предпочтительнее выбирать более дорогие модели. Цена не является случайной. Более дорогостоящий электронный балласт характеризуется структурой, включающей все дополнительные устройства (коррекцию коэффициента мощности, регулировку яркости и обратную связь). Благодаря этому более высококачественные ЭПРА для люминесцентных ламп потребляют гораздо меньше электроэнергии и обеспечивают более стабильные условия работы, что способствует увеличению срока службы светильников. Это классический случай, когда более экономно купить более дорогостоящий вариант.

Выбор ЭПРА должен основываться не только на цене, но и на ряде других технических показателей:

Количество ламп, для которых предназначен электронный балласт (оход информации можно найти на корпусе). Обычно схема подключения также будет наглядно представлена.
Мощность ЭПРА должна соответствовать мощности используемых ламп, иначе работа светильника окажется невозможной.
С какими конкретно типами ламп совместим данный электронный балласт (например, Т4, Т5, Т8).
Степень защиты корпуса IP. Для жилых помещений стандартного исполнения — IP23 достаточно, тогда как для ванных комнат потребуется повышенная защита — IP44 и выше.

Для уличных светильников важно учитывать температурный диапазон. Не все лампы и не каждая модель ЭПРА могут функционировать при низких температурах. Это может приводить к тому, что лампа просто не разогреется до температуры, необходимой для запуска. Следует учитывать данный параметр.

Схемы ЭПРА

Вряд ли есть смысл заниматься сборкой электронного балласта своими руками. Даже качественные модели стоят относительно недорого, и затраты времени на самостоятельную сборку не всегда оправданы. Однако если вам интересно, в интернете можно найти множество схем, хотя многие из них окажутся невыполнимыми. В данном разделе будут представлены рабочие схемы — на основе микросхем или без них.