Как отремонтировать балласт люминесцентных ламп

13

Неисправности светильников с люминесцентными лампами и их ремонт

Люминесцентные лампы (ЛЛ) используют для освещения и сейчас, несмотря на то, что светодиодные светильники составляют им сильную конкуренцию. Линейные трубчатые лампы чаще устанавливают в офисах, гаражах, на предприятиях, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) устанавливают в быту и в тех же видах помещений что перечислены выше. Для них есть характерные неисправности, поэтому в этой статье мы рассмотрим, как починить люминесцентные светильник.

Описание конструкции

Люминесцентные лампы различаются формой трубчатой колбы, они бывают:

Характерно для КЛЛ, где колба представляет собой трубку, закрученную в спираль или П-образной формы. Это нужно для уменьшения размеров при сохранении длины и площади излучаемой поверхности.

В общем случае колба люминесцентной лампы представляет собой стеклянную трубку внутрь которой закачаны пары ртути и инертные газы. В колбе установлены две спирали, по одной на каждом из ее концов.

При горении разряда в лампе излучается ультрафиолет, чтобы преобразовать его в видимый свет внутренняя поверхность колбы покрыта слоями люминофора.

Трубки бывают разных диаметров и длин. Обычно чем длиннее лампа — тем она мощнее.

Как уже было сказано — у таких ламп есть две спирали. Они нужны для разогрева газов и питания лампы после её запуска. Из колбы выходят по два штыревых контакта от спиралей с каждой из сторон.

Такой способ подключения называется штырьковый цоколь типа G. В зависимости от расстояния между выводами различают цоколи типа G13 и G5. У которых штырьки расположены на расстоянии 13 и 5 мм соответственно.

Схема питания и нормальный режим работы

Люминесцентные лампы отличаются от обычных тем, что для их работы недостаточно просто так подключить её выводы к сети переменного тока 220В. Схема питания предполагает работу люминесцентной лампы с так называемым ПРА — пускоругелирующий аппарат. Они бывают двух типов:

Электромагнитные ПРА считаются устаревшими, но все равно часто используются и по сей день. Они не столь эффективны и дают свет с едва заметными мерцаниями (низкий коэффициент пульсаций), но надежны и просты в ремонте. Поэтому рассмотрим для начала их.

Чтобы зажечь лампу нужно пробить её газовый промежуток для этого нужно создать импульс повышенного напряжения. Поэтому последовательно лампе устанавливают накопитель энергии — дроссель.

Но такая схема работать все равно не будет, нужно управлять процессом разогрева спиралей и накоплением энергии. Спирали разогревают чтобы спровоцировать эмиссию электронов, в результате чего должен возникнуть разряд в ионизированном газе. В трубчатых люминесцентных лампах разряд является тлеющим.

Поэтому параллельно лампе устанавливается стартер. Внутри стартера расположена неоновая лампочка (типа той, что в вашей индикаторной отвёртке или в подсветке выключателя) внутри которой в качестве электродов выступают биметаллические контактные пластины.

Когда вы подаете на схему напряжение холодные биметаллические контакты замкнуты, через них и две спирали, с которыми он соединен последовательно, протекает ток.

Спирали разогреваются, и биметалл нагревается, до тех пор, пока не разомкнутся контакты стартера. Тогда энергия, накопленная в дросселе будет стремиться поддерживать протекание тока, в результате чего напряжение на лампе начинает расти до тех пор, пока не произойдёт пробой, либо не остынут контакты стартера, они замкнутся и процесс разогрева спиралей начнётся заново.

Кроме стартера и дросселя в светильниках устанавливают конденсаторы для подавления помех, но не всегда.

Схема растрового светильника с 4 лампами, где к одному дросселю подключено по две люминесцентных лампы.

Схема светильника с одной люминесцентной лампой:

Электронный ПРА устроен сложнее. В нем используется явление резонанса напряжений. В основе его схемотехники лежит высокочастотный импульсный блок питания, который нагружен на дроссель последовательно, и конденсатор, подключенный параллельно лампе. Принцип действия ЭПРА достоин описания в отдельной статье — Как устроены и работают ЭПРА люминесцентных ламп.

Подключается он проще чем ЭмПРА, схема нанесена на корпусе эпра и подключение заключается в подаче питания на клеммы, обозначенные буквами L1 и L2. А лампа подключается к оставшимся двум парам клемм.

Типовые неисправности ЭмПРА и их ремонт

Давайте ознакомился какие неисправности могут возникать в схеме со стартером и дросселем:

1. Лампа не включается.

2. Лампа тускло светится по краям, но не загорается.

3. Лампа начинает тускло светится по краям, ярко вспыхивает и снова гаснет.

4. Лампа тускло светит или заметны мерцания.

5. Вдоль трубки «бегает» свет, неравномерная засветка или подобные явления.

6. Лампа светится, но края трубки чёрные.

Это основные проблемы с люминесцентными лампами, рассмотрим способы их устранения. Если лампа совсем не включается проверьте:

1. Приходит ли вообще напряжение на светильник. Если нет – ищите обрыв на линии питания.

2. Извлеките лампу из патронов для проверки спиралей. Для этого проверните её вдоль своей оси и выведете штыри из зацепления патронов. Теперь нужно проверить не оборваны ли спирали прозвонкой или тестером. Если они не «звонятся» — значит они перегорели, то есть оборваны. В этом случае нужно заменить лампу.

3. Проверьте есть ли контакты в патроне и в каком они состоянии.

4. Извлеките стартер и установите заведомо исправный. Если его контакты разрушились – процесса прогрева происходить не будет, лампа не включится.

5. Измерьте сопротивление дросселя:

Если оно бесконечно – он сгорел, под замену.

Если оно ниже 40 Ом – межвитковое замыкание. В таком случае лампы могут и работать, но быстро сгорать – дроссель нужно заменить.

Если сопротивление вообще нулевое – значит в дросселе КЗ. Лампы включаться не будут, а процесс поджига люминесцентной лампы стартер будет повторять вновь и вновь – под замену.

Если омметра нет под рукой, можно частично проверить обычной прозвонкой – если цепь в норме (пищит/светится индикатор), тогда дроссель точно не в обрыве, но КЗ не исключено. А если прозвнока не звенит или не горит – дроссель в обрыве. Теперь можно проверить КЗ обмотки на корпус, его быть не должно.

Электронный дроссель для люминесцентной лампы: схема, устройство и неисправности

Большинство ЭПРА которые используют для питания люминесцентных ламп построены по простой схеме на основе автогенератора.

Аналогичная схема, но на плате круглой формы стоит в энергосберегайках (КЛЛ).

На рисунке ниже выделены элементы которые сгорают чаще всего.

Диоды обычно используют типа 1n4007 и подобные маломощные. Транзисторы, в зависимости от мощности лампы, обычно это линейка MJE13001, 13003, 13009 и подобные.

Во многих ситуациях, когда нужно быстро починить светильник – проще заменить ЭПРА полностью, а сгоревшее забрать домой для проверки и ремонта «про запас».

Заключение

Схема питания и ремонт люминесцентных светильников не столь сложен как может показаться и легко поддается ремонту. Если вы используете такие светильники в гараже или мастерской – советую держать несколько рабочих стартеров, на всякий случай. Они выходят из строя чаще всего.

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Освещение дома

Ремонт балласта люминесцентных ламп своими руками

Подключение и ремонт баластника для люминесцентных ламп

Балласт для газоразрядной лампы (люминесцентные источники света) применяется с целью обеспечения нормальных условий работы. Другое название – пускорегулирующий аппарат (ПРА). Существует два варианта: электромагнитный и электронный. Первый из них отличается рядом недостатков, например, шум, эффект мерцания люминесцентной лампы.

Второй вид балласта исключает многие минусы в работе источника света данной группы, поэтому и более популярен. Но поломки в таких приборах тоже случаются. Прежде чем выбрасывать, рекомендуется проверить элементы схемы балласта на наличие неисправностей. Вполне реально самостоятельно выполнить ремонт ЭПРА.

Разновидности и принцип функционирования

Главная функция ЭПРА заключается в преобразовании переменного тока в постоянный. По-другому электронный балласт для газоразрядных ламп называется еще и высокочастотным инвертором. Один из плюсов таких приборов – компактность и, соответственно, небольшой вес, что дополнительно упрощает работу люминесцентных источников света. А еще ЭПРА не создает шум при работе.

Балласт электронного типа после подключения к источнику питания обеспечивает выпрямление тока и подогрев электродов. Чтобы люминесцентная лампа зажглась, подается напряжение определенной величины. Настройка тока происходит в автоматическом режиме, что реализуется посредством специального регулятора.

Такая возможность исключает вероятность появления мерцания. Последний этап – происходит высоковольтный импульс. Поджиг люминесцентной лампы осуществляется за 1,7 с. Если при запуске источника света имеет место сбой, тело накала моментально выходит из строя (перегорает). Тогда можно попытаться сделать ремонт своими руками, для чего требуется вскрыть корпус. Схема электронного балласта выглядит так:

Основные элементы ЭПРА люминесцентной лампы: фильтры; непосредственно сам выпрямитель; преобразователь; дроссель. Схема обеспечивает еще и защиту от скачков напряжения питающего источника, что исключает необходимость ремонта по данной причине. А, кроме того, балласт для газоразрядных ламп реализует функцию коррекции коэффициента мощности.

По целевому назначению встречаются следующие виды ЭПРА:

• для линейных ламп;
• балласт, встроенный в конструкцию компактных люминесцентных источников света.

ЭПРА для люминесцентных ламп подразделяются на группы, отличные по функциональности: аналоговые; цифровые; стандартные.

Схема подключения, запуск

Пускорегулирующий аппарат подключается с одной стороны к источнику питания, с другой – к осветительному элементу. Нужно предусмотреть возможность установки и крепления ЭПРА. Подключение производится в соответствии с полярностью проводов. Если планируется установить две лампы через ПРА, используется вариант параллельного соединения.

Схема будет выглядеть следующим образом:

Группа газоразрядных люминесцентных ламп не может нормально работать без пускорегулирующего аппарата. Его электронный вариант конструкции обеспечивает мягкий, но одновременно с тем и практически мгновенный запуск источника света, что дополнительно продлевает срок его службы.

Поджиг и поддержание функционирования лампы осуществляется в три этапа: прогрев электродов, появление излучения в результате высоковольтного импульса, поддержание горения осуществляется посредством постоянной подачи напряжения небольшой величины.

Определение поломки и ремонтные работы

Если наблюдаются проблемы в работе газоразрядных ламп (мерцание, отсутствие свечения), можно самостоятельно сделать ремонт. Но сначала необходимо понять, в чем заключается проблема: в балласте или осветительном элементе. Чтобы проверить работоспособность ЭПРА, из светильников удаляется линейная лампочка, электроды замыкаются, и подсоединяется обычная лампа накаливания. Если она загорелась, проблема не в пускорегулирующем аппарате.

В противном же случае нужно искать причину поломки внутри балласта. Чтобы определить неисправность люминесцентных светильников, необходимо «прозвонить» все элементы по очереди. Начинать следует с предохранителя. Если один из узлов схемы вышел из строя, необходимо заменить его аналогом. Параметры можно увидеть на сгоревшем элементе. Ремонт балласта для газоразрядных ламп предполагает необходимость использования навыков владения паяльником.

Если с предохранителем все в порядке, далее следует проверить на исправность конденсатор и диоды, которые установлены в непосредственной близости к нему. Напряжение конденсатора не должно быть ниже определенного порога (для разных элементов эта величина разнится). Если все элементы ПРА в рабочем состоянии, без видимых повреждений и прозвон также ничего не дал, осталось проверить обмотку дросселя.

В некоторых случаях проще купить новую лампу. Это целесообразно сделать в случае, когда стоимость отдельных элементов выше ожидаемого предела или при отсутствии достаточных навыков в процессе пайки.

Ремонт компактных люминесцентных ламп выполняется по сходному принципу: сначала разбирается корпус; проверяются нити накала, определяется причина поломки на плате ПРА. Часто встречаются ситуации, когда балласт полностью исправен, а нити накаливания перегорели. Починку лампы в этом случае произвести сложно. Если в доме имеется еще один сломанный источник света сходной модели, но с неповрежденным телом накала, можно совместить два изделия в одно.

Таким образом, ЭПРА представляет группу усовершенствованных аппаратов, обеспечивающих эффективную работу люминесцентных ламп. Если было замечено мерцание источника света или он и вовсе не включается, проверка балласта и его последующий ремонт позволят продлить срок службы лампочки.

В данной статье я расскажу распространенные поломки современных «балластов» люминесцентных ламп, способы их ремонта, приведу аналоги радиодеталей, которые можно использовать для ремонта. Т.к. данные лампы еще довольно распространены в быту (например, у меня ежедневно используется 5 таких ламп), думаю, тема более чем актуальна.

Если у Вас перестала светить люминесцентная лампа, первым делом необходимо заменить саму люминесцентную «колбу». В ней может быть две неисправности: выход из строя одного из каналов (обрыв спирали накала) или банальный эффект «старения».

Если в темноте на включенной лампе наблюдается еле заметное свечение нитей накала, то, вероятней всего, поломка электронного «балласта» заключается в пробое конденсатора, соединяющего нити накаливания (см. рис. п.2). Его емкость 4,7n, рабочее напряжение 1,2kV. Лучше заменить на такой же, только с рабочим напряжением – 2kV. В дешевых балластах встречаются конденсаторы на 400 или даже 250V. Они и выходят первые из строя.

Когда действия из предыдущего абзаца не помогли, нужно начинать проверку радиодеталей с предохранителя на схеме. Он часто есть в наличии, но у меня на плате он отсутствует (см. рис. п.1).

Следующее на что следует обратить внимание – транзисторы (см. рис. п.1). Они могут выйти из строя из-за скачков напряжения, например, если дома стоит релейный стабилизатор напряжения, или часто Вами или соседями используется сварка. Данные транзисторы для замены можно найти в блоках питания энергосберегающих ламп. Т.к. такие лампы часто выходят из строя из-за поломок колбы, то схема и, соответственно, транзисторы, остаются рабочими.

Если таких лам нет, то можно заменить транзисторы аналогами. Аналоги транзисторов 13001, 13003, 13005, 13007, 13009 приведены в таблице ниже. Самими популярными заменами являются такие аналоги как КТ8164А и КТ872А.

Иногда нужно прозвонить остальные радиодетали и заменить их, в случае, если найдены поврежденные. После каждого этапа ремонта балласта люминесцентных ламп, первое их включение рекомендуется производить через последовательно включенную лампочку накаливания в 40 Ватт. По ее свечению можно будет увидеть наличие короткого замыкания.

Важно помнить, что современные электронные балласты – это импульсные устройства, которые включать без нагрузки (в нашем случае – люминесцентной лампы) строго запрещается, т.к. это приведет к выходу их из строя.

В случае если Вы все перепробовали, но ничего не помогло, или возиться с балластом нет желания, то можно использовать импульсный блок питания от энергосберегающей лампы. Его размеры настолько малы, что легко помещаются в некоторых корпусах для люминесцентных ламп. В таком случае нити накала люминесцентной лампы подключаются к контактам на плате, куда подключались контакты колбы энергосберегающей лампы. Мощность блока питания должна приблизительно соответствовать мощность лампы. Лично у меня 36W люминесцентную лампу питает блок питания от лампы 32W.

Балластники для люминесцентных ламп: подключения и принципы работы

Люминесцентная лампа (ЛЛ) – это источник света из стеклянной герметичной колбы, внутри которой создается электрический электродный разряд, протекающий в газовой среде. На ее внутренней поверхности находится фосфорсодержащий слой (люминофор). Внутри лампы находится инертный газ и 1% паров ртути. При действии на них электрического разряда они излучают невидимый визуально ультрафиолетовый свет, который заставляет светиться люминофор.

Балластники для люминесцентных ламп

Если в помещении разобьется даже одна люминесцентная лампа, пары ртути превысят допустимые показатели в 10 раз. Ее вредное влияние сохраняется в течение 1-2 месяцев.

Применение

Электропроводная газовая среда внутри ламп дневного света обладает отрицательным сопротивлением, проявляющимся в том, что с увеличением тока напряжение между электродами снижается.

Схема работы люминесцентной лампы

Поэтому в схему подключается ограничитель тока LL1 – балластник, как видно из рисунка. Устройство также служит для создания кратковременного повышенного напряжения зажигания ламп, которого недостаточно в действующей сети. Еще его называют дросселем.

Пускорегулирующее устройство также содержит небольшую лампу тлеющего разряда E1 – стартер. Внутри нее расположены 2 электрода, один из которых подвижный, он выполнен из биметаллической пластины.

В исходном состоянии электроды разомкнуты. При подаче на схему напряжения сети замыканием контакта SA1 в начальный момент через лампу дневного света ток не проходит, а внутри стартера между электродами образуется тлеющий разряд. От него нагреваются электроды, и биметаллическая пластина изгибается, замыкая контакт внутри стартера. В результате ток через балласт LL1 увеличивается и нагревает электроды люминесцентной лампы.

После замыкания разряд внутри стартера E1 прекращается, и электроды начинают остывать. При этом происходит их размыкание, и в результате самоиндукции дроссель создает значительный импульс напряжения, зажигающий ЛЛ. При этом через нее начинает проходить ток, равный по величине номинальному, который затем уменьшается в 2 раза из-за падения напряжения на дросселе. Этого тока недостаточно, чтобы в стартере появился тлеющий разряд, поэтому его электроды остаются разомкнутыми, пока горит лампа дневного света. Конденсаторы С1 и С2 позволяют уменьшить реактивные нагрузки и увеличить кпд.

Электромагнитный дроссель

Балласт ограничивает протекающий ток. Часть мощности нагревает устройство, что приводит к потерям энергии. По уровням потерь балласт для ламп может быть следующим:

При включении балласта в сеть переменное напряжение опережает ток по фазе. В его обозначении всегда указывается косинус угла этого отставания, называемый коэффициентом мощности. Чем меньше его величина, тем больше потребляется реактивная энергия, являющаяся дополнительной нагрузкой. Чтобы увеличить коэффициент мощности до величины 0.85, параллельно сети подключается конденсатор с емкостью 3-5 мкф.

Любой электромагнитный дроссель создает шум. В зависимости от того, насколько его можно уменьшить, выпускают балласты с нормальным (Н), пониженным (П), очень низким (С, А) уровнями шума.

Мощности ламп и балластов должны подбираться в соответствии друг с другом (от 4 до 80 Вт), иначе светильник преждевременно выйдет из строя. Они поставляются в комплекте, но можно подобрать своими руками.

Классическое устройство запуска из электромагнитного балласта и пускателя (ЭмПРА) имеет следующие достоинства:

• относительная простота;
• высокая надежность;
• небольшая цена;
• не требуется ремонт, поскольку даже своими руками он обойдется дороже нежели, чем купить новый блок.

Кроме того, ему присуща целая масса недостатков:

• длительный запуск;
• потери энергии (до 15 %);
• шум при работе дросселя;
• большие габариты и вес;
• неудовлетворительный запуск при низкой температуре среды;
• моргание лампы.

Недостатки дросселей привели к необходимости создать новое устройство. Электронный балласт – это инновационное решение, повышающее качество работы ЛЛ и делающее ее долговечной. Схема ЭПРА (электронное пускорегулирующее устройство) – это единый электронный блок, формирующий последовательность изменения напряжения для зажигания.

Блок-схема запуска ламп с помощью ЭПРА

Преимущества электронных схем следующие:

• запуск может быть моментальным и с задержкой;
• нет необходимости в стартере для запуска;
• за счет высокой частоты отсутствует «моргание», а светоотдача выше;
• конструкция легче и компактней;
• долговечность за счет оптимальных режимов пуска и работы.

Внешне ЭПРА выглядит, как показано на рисунке ниже.

ЭПРА для люминесцентных ламп

Недостатком ЭПРА является высокая цена из-за сложности схемы.

Запуск ламп

Электроды лампы разогреваются, после чего на них подается высокое напряжение через пускорегулирующее устройство. Его частота составляет 20-60 кГц, что дает возможность исключить мерцание и повысить кпд. В зависимости от схемы запуск может быть мгновенным или плавным – с нарастанием яркости до рабочей.

При холодном пуске период эксплуатации люминесцентных ламп значительно снижается.

К процессу разогрева электродов добавляется колебательный контур в цепи питания лампы, входящий в электрический резонанс перед разрядом. При этом значительно повышается напряжение, более интенсивно подогреваются катоды и в результате зажигание происходит легко. Как только начинается разряд в лампе, колебательный контур сразу выходит из резонанса и устанавливается рабочее напряжение.

У дешевых ЭПРА или собранных своими руками принцип действия аналогичен варианту с дросселем: зажигание ламп производится большим напряжением, а удерживание разряда – малым.

Схема электронного балласта

Как и на всех схемах ЭПРА, выпрямление напряжения производится диодами VD4-VD7, которое затем фильтруется конденсатором C1. Емкость фильтра выбирается из расчета 1 мкФ на 1 Вт мощности ламп. При меньших номиналах конденсатора свечение будет более тусклым.

Как только происходит подключение к сети, сразу начинает заряжаться конденсатор С4. При достижении 30 В пробивается динистор CD1 и импульсом напряжения открывается транзистор T2, затем начинает работать полумостовой автогенератор из транзисторов T1, T2 и трансформатора TR1 c двумя противофазно включенными первичными и одной вторичной обмотками. Резонансная частота последовательного контура из конденсаторов С2, С3, дросселя L1 и генератора близки по величине (45-50 кГц). Когда напряжение на конденсаторе С3 поднимется до величины пуска, лампа зажигается. При этом снижаются частота генератора и напряжения, а дроссель ограничивает ток. Из-за высокой частоты его габариты небольшие.

Неисправности и ремонт

Сгоревшие детали в схеме часто видно. Как проверить электронный балласт? Чаще всего из строя выходят транзисторы. Перегоревшую деталь можно обнаружить визуально. Когда производится ремонт своими руками, рекомендуется проверить парный с ним транзистор и расположенные рядом резисторы. По ним не всегда видно сгоревшие. Вздутый конденсатор обязательно меняется. Если сгоревших деталей несколько, ремонт балласта не делается.

Иногда после выключения ЭПРА лампа продолжает слабо мерцать. Одной из причин может быть наличие потенциала на входе при отключении нуля. Схему надо проверить и сделать подсоединения своими руками, чтобы выключатель был установлен на фазу. Возможно, что остается заряд на конденсаторе фильтра. Тогда к нему следует подключить параллельно сопротивление для разрядки на 200-300 кОм.

Из-за скачков напряжения в сети часто необходим ремонт светильников с электронным балластом. При неустойчивом электроснабжении лучше применять электромагнитный дроссель.

Компактная лампа (КЛЛ) содержит ЭПРА, встроенный в цоколь. Ремонт ЛЛ низкой цены и качества производится по следующим причинам: сгорание нити накала, пробой транзисторов или резонансного конденсатора. Если сгорела спираль, ремонт своими руками ненадолго продлит срок службы и лампу лучше заменить. Ремонт ЛЛ, у которых обгорел слой люминофора (почернение колбы в области электродов), также производить нецелесообразно. При этом исправный балласт можно использовать как запасной.

Обгорание люминофора на люминесцентной лампе

Ремонт электронного балласта долго не потребуется, если модернизировать КЛЛ, установив своими руками NTS-термистор (5-15 Ом) последовательно с резонансным конденсатором. Деталь ограничивает пусковой ток и надолго защищает нити накала. Целесообразно также сделать вентиляционные отверстия в цоколе.

Устройство вентиляции своими руками для отвода тепла от балласта

Аккуратно сверлятся отверстия рядом с трубкой для ее лучшего охлаждения, а также около металлической части цоколя, чтобы отвести тепло от деталей балласта. Подобный ремонт возможен только в сухих помещениях. Посередине можно сделать третий ряд отверстий сверлом большего диаметра.

Ремонт с установкой термистора производится с выпаиванием проводника на нижней площадке с припоем. Затем отгибается выпуклая часть цоколя от стеклянной колбы и освобождается второй провод. После цоколь снимается и обеспечивается доступ к печатной плате. После того как ремонт будет закончен, цоколь устанавливается в обратной последовательности.

Изготовить своими руками

Трубчатые ЛЛ длиной 1200 мм недорого стоят и могут освещать большие площади. Светильник можно изготовить своими руками, например, из 2 ламп по 36 Вт.

1. Корпус – основание прямоугольной формы из негорючего материала. Можно использовать бывший в употреблении светильник, для которого ремонт уже не требуется.
2. ЭПРА подбирается под мощность светильников.
3. На каждую из ламп понадобится по 2 патрона G13, многожильный провод и крепеж.
4. Патроны для ламп крепятся на корпусе после выбора расстояния между ними.
5. ЭПРА устанавливается в зоне минимального нагрева от ламп (обычно ближе к центру) и подключается к патронам. Каждый блок выпускается со схемой подключений на корпусе.
6. Светильник крепится на стене или потолке с подключением к сети питания на 220 В через выключатель.
7. Для защиты ламп желательно применять прозрачный колпак.

Замена. Видео

Как заменить электронный балласт в светильнике, наглядно расскажет это видео.

ЛЛ следует питать током высокой частоты, для чего хорошо подходит электронный балластник. Они содержат мало паров ртути, здесь требуется нормированный по времени и току подогрев нитей накала для выхода в рабочий режим.

Как отремонтировать светильник с люминесцентной лампой своими руками

Люминесцентные лампы получили широкое распространение и успешно вытесняют лампочки накаливания. Люминесцентные светильники сложны в техническом отношении и порой выходят из строя. Поскольку такие лампы достаточно дороги, ремонт светильников дневного света становится актуальным для многих потребителей.

Принцип работы

Люминесцентная лампочка представляет собой газоразрядный источник света, в которой разряд электричества в ртутных парах образует ультрафиолетовое излучение. Вследствие воздействия ультрафиолета с помощью люминофора появляется свечение.

Принцип действия светильника показан на схеме, представленной ниже:

Цифровые обозначения на схеме:

• стабилизатор (пускорегулирующее устройство);
• ламповая трубка (включает электроды, газовую среду и люминофор);
• слой люминофора;
• контакты стартера;
• электроды;
• стартерный цилиндр;
• биметаллическая пластина;
• наполнитель колбы (инертный газ);
• нити накаливания.;
• ультрафиолетовое излучение;
• пробой.

Обратите внимание! Слой люминофора необходим для преобразования ультрафиолета. Если поменять состав слоя, можно получить желаемый оттенок света.

Причины неисправностей

Основной элемент люминесцентного светильника — пускорегулирующее устройство (балласт). Существуют электромагнитные (ЭмПРА) и электронные (ЭПРА) балласты. В электромагнитном балласте есть дроссель и стартер, а в электронном устройстве функциональность обеспечивается за счет работы радиоэлектронных элементов.

Большая часть поломок светильника связана с выходом из строя каких-то компонентов электронной схемы, старением, изнашиванием и перегоранием самой лампочки. Ремонт люминесцентных светильников начинается с установления причины, которая привела к возникновению проблемы.

Мигание лампы

Стандартные лампы накаливания перегорают мгновенно и совершенно неожиданно. Люминесцентные светильники изнашиваются постепенно. Источник света начинает моргать во время включения. Такой симптом указывает на перемены в химическом составе дающего свечение газа (перерождение ртутных паров) и говорит о перегорании электродов.

У мигающей лампы дневного света на торцевой части обычно имеется почернение, представляющее собой нагар. Явление возникает как следствие выгоревшей спирали и запущенных процессов химического характера во внутренней части колбы. Отремонтировать такой светильник до состояния нового изделия нельзя, однако продлить срок его службы вполне реально.

Мигание светильника возможно и в результате неисправности ЭмПРА или ЭПРА. В таком случае для определения поломки понадобится замена лампы.

Саму лампочку выбрасывать не нужно. Существуют нормы, согласно которым люминесцентные источники света необходимо утилизировать с соблюдением определенных правил, поскольку внутри лампы дневного света есть ртутные пары.

Еще одна причина не выбрасывать люминесцентную лампу состоит в том, что даже при перегоревших нитях накаливания срок жизни устройства можно продлить. Ремонтные работы состоят в пайке некоторых элементов светильника или подключении его к ЭПРА методом холодного запуска.

В некоторых случаях даже рабочий светильник начинает мигать во время включения из-за ряда негативных событий, таких как прерывание цепочки стартера в момент нахождения синусоиды на нуле. В такой ситуации индукционного скачка напряжения не хватает на процесс ионизации газовой среды в колбе.

Мигание возникает на старте по причине недостаточного напряжения в электросети. В процессе эксплуатации моргания быть не должно, так как пускорегулирующее устройство удерживает ток на заданном уровне.

Ремонтные работы

Ремонт мигающего осветительного прибора осуществляем в такой последовательности:

1. Проверяем напряжение в электросети и качественность контактов.
2. Меняем лампочку на исправную.
3. Если светильник продолжает мигать, меняем стартер в светильниках ЭмПРА, проверяем дроссель. В случае с ЭПРА понадобится починка или замена электронного балласта.

Для выполнения ремонтных работ понадобится определенный набор инструментов, в том числе паяльник, мультиметр, отвертки. Очень неплохо, если кроме инструмента имеется хотя бы базовый набор познаний в электротехнике.

Электромагнитный балласт

Чтобы починить устройство с ЭмПРА, выполняем следующие действия:

1. Проверяем конденсаторы. Применяются для снижения электромагнитных помех и компенсации недостатка реактивной мощности. В некоторых случаях неисправность связана с утечками тока в конденсаторах. Эту причину нужно исключить первой, чтобы избежать ненужной замены достаточно дорогостоящего конденсатора.
2. Прозваниваем электромагнитный балласт, чтобы найти пробой. Если мультиметр имеет опцию замера индуктивности, по характеристикам дросселя ищем межвитковое замыкание. Перемотка балласта своими руками не стоит потраченного времени — это очень трудоемкая операция. В связи с этим балласт проще поменять или поставить электронный аналог. Нужный ЭПРА можно купить в магазине или достать из вышедшей из строя лампы.

Электронный балласт

Схемы ЭПРА отличаются в зависимости от производителя. Однако принцип их работы ничем не отличается друг от друга: нити накала характеризуются определенной индуктивностью, что дает возможность задействовать их в автоколебательном контуре. Контур включает конденсаторы и катушки, обладает обратной связью с инвертором, состоящим из мощных транзисторных ключей.

Когда нити нагреваются, их сопротивление возрастает, параметры колебаний меняются. Реакция инвертора состоит в выдаче напряжения для розжига лампочки. Происходит шунтирование током через ионизированную газовую среду напряжения на нитях, вследствие чего снижается накал. Обратная связь инвертора с автоколебательным контуром дает возможность управлять силой тока в лампочке.

Для запитывания инвертора используется диодный выпрямитель, оснащенный системой фильтрации и преодоления помех. Высокочастотный инвертор — одна из причин, почему ЭПРА пользуется повышенным спросом у потребителей. Такая лампа не мигает с удвоенной частотой сети 100 Гц, работает практически бесшумно (в отличие от ЭмПРА).

Ремонт электронного балласта

Для диагностирования состояния ЭПРА в условиях мастерской применяют осциллограф, частотный генератор или другую измерительную технику. Если ремонт проводится дома, поиск проблемы осуществляется путем визуального осмотра электронной платы и последовательного поиска испорченного компонента с помощью подручных измерительных устройств.

Вначале проверяем предохранитель (если есть). Поломка предохранителя нередко оказывается причиной выхода из строя светильника. Бывает это в случае скачка напряжения в электросети. Предохранитель перегорает из-за неправильной работы пускорегулирующего устройства.

Причиной неисправности может быть практически любой элемент балласта, в том числе конденсатор, резистор, транзистор, диоды, дроссели и трансформаторы. На проблему указывает почернение электронных компонентов, произошедшее вследствие выгорания.

Работоспособность системы проверяют мультиметром. Чтобы проверка была качественной, рекомендуется разобрать систему на детали, выпаяв нужные компоненты из платы. Когда детали находятся вместе, возможны ложные результаты измерений. Без выпаивания достоверные показатели можно получить лишь на пробой.

Совет! При тестировании элементов системы нередко появляются проблемы с их идентификацией. В связи с этим рекомендуется еще до начала ремонта обзавестись схемой устройства.

Найденные неисправные детали следует заменить. Пайка полупроводников (диодов и транзисторов) должна осуществляться очень аккуратно, так как эти компоненты легко выходят из строя после перегрева.

Обратите внимание! Запуск электронного балласта без нагрузки недопустим. Вначале следует подключить к балласту лампочку дневного света подходящей мощности.

Запуск при сгоревшем светильнике

Если не горит лампа из-за вышедшего из строя стартера и заменить его нет возможности, рекомендуется использовать бесстартерное включение. На случай выхода из строя дросселя существует возможность бездроссельного включения. Рассмотрим данные способы устранения проблемы включения чуть подробнее.

Бездроссельное включение

Схема подключения без участия дросселя представлена на картинке ниже. Способ достаточно сложный, для реализации понадобятся знания в области электротехники.

Подача напряжения осуществляется вслед за коротким замыканием нитей накаливания. После выпрямления напряжение увеличивается в 2 раза, чего более чем достаточно для запуска лампочки. Таким образом, включение производится без использования дросселя.

Конденсаторы С1 и С2 берут на 600 В, для конденсаторов C3 и C4 понадобится номинал напряжения на 1000 В. Спустя определенный срок ртутные пары осядут на один из электродов, свет несколько померкнет (или лампа совсем перестанет загораться). Чтобы выйти из положения, достаточно поменять полярность, то есть развернуть восстановленную люминесцентную лампу.

Бесстартерное включение

В продаже имеются светильники, которые работают исключительно без использования стартера. Такие устройства маркируются аббревиатурой RS. Если подобную лампу поставить на светильник, оснащенный стартером, она очень быстро перегорит. Причина в том, что для данной лампы нужно больше времени на разогрев спирали. Срок службы стартера невелик, механизм часто выходит из строя. В связи с этим было бы практично рассмотреть вопрос о включении лампы дневного света без стартера. Бесстартерная схема включения показана на следующем рисунке.

Продление эксплуатационного срока лампочки

Еще в самом начале массовой эксплуатации ламп дневного света радиолюбители приспособились продлевать сроки эксплуатации перегоревших устройств. Включение таких источников света обеспечивалось за счет роста напряжения, направленного на электроды лампочки.

Увеличение напряжения осуществляется по схеме, в которой участвует двухполупериодный умножитель на конденсаторах и диодах. Благодаря такому подходу на электродах лампы при ее включении имеется пик напряжения, превышающий 1000 В. Этого достаточно, чтобы осуществить холодную ионизацию ртутных паров и создать разряд в газовой среде колбы. В результате появляется возможность розжига и стабильного свечения люминесцентной лампы даже со сгоревшей спиралью.

Главный минус схемы — слишком высокий номинал напряжения конденсаторов, который не должен быть меньше 600 В. Столь большое напряжение делает устройство слишком громоздким. Еще один недостаток — использование постоянного тока, в связи с чем ртутные пары скапливаются рядом с анодом. По этой причине лампочку нужно время от времени переключать, извлекая ее из держателей и проворачивая.

Резистор выступает в качестве ограничителя тока, так как в противном случае не избежать разрыва лампочки. Намотку резистора можно осуществить своими руками. Для этого понадобится нихромовая проволока.

Вместо резистора чаще всего используют лампочки накаливания на 127 В и мощностью от 25 до 150 Вт. Необходимо, чтобы мощность светильника, используемого вместо резистора, была значительно выше мощности люминесцентной лампы.

Номинальные значения других компонентов, расчет по которым проведен с учетом мощности лампы дневного света, показаны в следующей таблице:

Согласно данным, приведенным в таблице, сопротивление и мощность рассеивающей лампочки возникает за счет параллельного подключения нескольких источников света на 127 В. Диоды лучше всего заменить на изделия импортного производства со схожими параметрами. Что касается конденсаторов, они должны работать при напряжении не меньше 600 В.

Электронный балласт: устройство, ремонт и схема подключения для люминисцентных ламп

Опубликовал(а): Николай Афанасьев
Обновлено: 26.11.2019

Люминесцентные лампы в свое время произвели настоящую революцию в освещении, так как по своей светоотдаче они превосходят обычные лампы накаливания в несколько раз. Например, одна лампа дневного света (это еще одно название люминесцентных ламп) мощностью 20 Вт дает такой световой поток, который доступен только лампе 100 Ваттной лампе накаливания. Если лампу накаливания просто можно подключить в сеть, используя только патрон выключатель и провода, то люминесцентной лампе, как «капризной даме», надо создать особые «комфортные условия». Ее надо вначале подготовить к пуску, потом запустить, а после того, как она загорится постоянно следить за ее «самочувствием». Этим занимаются пускорегулирующие аппараты (ПРА). Самым современным и эффективным ПРА является электронный ПРА (ЭПРА), который принято называть электронный балласт.

Электронный балласт

Электронный балласт

Слово «балласт» в названии этого устройства может вызвать у некоторых читателей определенный диссонанс, так как одним из его значений является бесполезный груз, который приходится нести. Однако, балласт не всегда бывает бесполезным, а иногда и необходимым. Например, без балласта любое судно не имело бы нужную посадку и остойчивость, а дирижабли и аэростаты не могут регулировать высоту своего полета. Кстати, происхождение слова «балласт» лингвисты отдают голландцам – нации мореплавателей и судостроителей. Поэтому мы предлагаем понятие электронного балласта воспринимать сугубо в положительном ключе, как то, что действительно необходимо.

Условия, необходимые для запуска и горения люминесцентной лампы

Рассмотрим кратко устройство лампы и узнаем какие процессы в ней происходят.

Люминесцентная лампа и процессы в ней происходящие

Люминесцентные лампы могут быть различной формы, но самыми распространенными являются линейные, которые имеют вид вытянутого герметичного цилиндра, сделанного из тонкого стекла. Воздух изнутри откачивают, но закачивают инертные газы и пары ртути. Смесь газов в лампе находится под пониженным давлением (приблизительно 400 Па).

С одного и другого конца лампы есть по электроду (катоду) сложной конструкции. Каждый катод имеет два штырьковых разъема снаружи, а внутри между ними размещена вольфрамовая спираль с особым эмиссионным покрытием. Если к противоположным катодам приложить напряжение в 220 В, то в лампе ничего не произойдет, так как разреженный газ просто так не проводит электрический ток. Известно, что для протекания электрического тока необходимо два условия:

• Наличие свободных заряженных частиц (электронов и ионов).
• Наличие электрического поля.

Когда мы подаем на катоды переменное напряжение в 220 В, то с электрическим полем в колбе будет все в порядке, так как оно существует в любой среде, даже в вакууме. Но основная «трудность» — это наличие свободных заряженных частиц. Газ в колбе нейтрален и на изменения поля никак не реагирует. Для получения тлеющего газового разряда существуют два способа:

• Первый способ заключается в том, что на катоды лампы сразу подают очень высокое напряжение, которое принудительно «вырывает» электроны с катодов и «пробивает» газ в лампе, что вызывает его ионизацию и появление разряда. Такой пуск называется «холодным», он позволяет стартовать лампам очень быстро. Мало того, такой способ может заставить светиться те лампы, которые уже не работают в стандартных светильниках из-за перегоревших спиралей катодов (одной и даже двух).
• Второй способ предполагает плавный нагрев спиралей, что вызывает электронную эмиссию (появление свободных зарядов), а затем поднятие напряжения на катодах до того порога, пока в лампе не возникнет разряд. Свободные электроны при этом разгоняются и ионизируют газ внутри колбы лампы.

Второй способ зажигания ламп предпочтительнее, так как при это срок их службы возрастает в разы. Метод быстрого холодного пуска очень популярен у радиолюбителей, которые делают, по их словам, «девайсы, реанимирующие дохлые лампы». Это, конечно, очень интересное экспериментальное поле для любителей посидеть с паяльником, но с точки зрения экономической целесообразности, такое занятие обычному человеку может показаться очень странным при цене новой лампы максимум в 100 рублей и сроке службы 12 000 часов. Не лучше ли новой лампе обеспечить плавный пуск и долгую службу, вместо «воскрешения» тех, что требуют утилизации. Если холодный пуск применять к новым лампам, то их катоды от «шокового» воздействия повышенным напряжением очень быстро станут негодными для работы в нормальных светильниках.

При помощи такого «девайса» горе-кулибины зажигают люминесцентные лампы

После того, как в лампе возникнет тлеющий разряд, ее сопротивление будет резко падать, и если оставить этот вопрос бесконтрольным, ток возрастет настолько, что в лампе зажжётся самая настоящая высокотемпературная плазменная электрическая дуга, которая приведет к быстрому выходу лампы из строя, которое может быть и с неприятными последствиями. Поэтому ПРА должны после зажигания лампы еще и ограничивать протекающий ток, сохраняя его таким, чтобы происходил именно тлеющий разряд.

На нашем портале есть статья, где подробно описываются все процессы, происходящие в люминесцентной лампе как во время старта, так и во время горения. Также в статье рассказано, как правильно подключить лампы с использованием электромагнитного балласта (ЭмПРА). Читаем: «Дроссель для люминесцентных ламп».

Исходя из всего вышеизложенного, можно отметить какие функции должны выполнять ПРА:

• Плавный разогрев нитей накаливания катодов лампы, инициирующий термоэлектронную эмиссию.
• Инициирование появления тлеющего разряда путем увеличения напряжения на катодах.
• После появления разряда отключение накала, ограничение тока лампы и поддержание процесса горения даже при нестабильном сетевом напряжении.

В принципе, электромагнитные ПРА выполняют те же функции, но они очень чувствительны к сетевому напряжению и окружающей температуре.

Устройство электронного балласта для люминесцентных ламп

Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА) – это сложное электронное устройство, работу которого по принципиальной схеме поймет не каждый. Поэтому мы вначале покажем структурную схему, объясним назначение всех элементов, а потом уже кратко рассмотрим принципиальную.

Структурная схема электронного балласта

На входе ЭПРА должен присутствовать фильтр электромагнитных помех задача которого подавлять электромагнитные помехи, которые генерируются в электронном балласте. Если фильтра не будет, то помехи могут нарушить работу электронных устройств, находящихся рядом. Кроме этого, от ЭПРА в электросеть могут «просачиваться» высокочастотные помехи. Некоторые производители из страны с самым большим населением не впаивают на печатной плате элементы, относящиеся к фильтру, хотя места для них предусмотрены. Такое «жульничество» трудно заметить, так как ЭПРА работать будет. Только «вскрытие» и осмотр специалистом поможет выяснить – есть в электронном балласте фильтр или нет? Поэтому стоит выбирать ЭПРА только известных производителей.

Именно здесь должен находиться фильтр электромагнитных помех

После фильтра помех следует выпрямитель, собранный по обычной диодной мостовой схеме. Для питания лампы сетевая частота в 50 Гц нас не устраивает, так как она вызывает мерцание лампы и хорошо слышимый шум дросселей. Для того чтобы этих неприятных вещей не происходило, в ЭПРА генерируют напряжение высокой частоты 35—40 кГц. Но для того чтобы можно было его получить необходимо иметь «исходное сырье» в виде постоянного напряжения. С ним легче делать различные преобразования.

Схема коррекции коэффициента мощности нужна для того, чтобы уменьшить влияние реактивной мощности. ЭПРА имеет индуктивный характер нагрузки, следовательно, ток отстает от напряжения на некоторый угол φ. Коэффициент мощности — это не что иное, как cosφ. Если отставания по фазе нет, то нагрузка активная, ток и напряжения полностью синфазны и поэтому φ=0°. А значит cosφ=1. Мощность вычисляется по формуле P=I*U* cosφ (I – это ток в Амперах, а U – это напряжение в Вольтах). Чем больше будет отставание по фазе тока, тем меньше будет коэффициент мощности cosφ и тем меньше будет полезная активная мощность и больше реактивная, которая бесполезна. Для того чтобы скорректировать отставание тока в схеме коррекции применяются конденсаторы, емкость которых точно рассчитана. В результате cosφ способен в хороших ЭПРА достигать значения 0,95. Это достаточно много!

Одно из лучших объяснений реактивной мощности (Q — это именно она)

Фильтр постоянного тока предназначен для сглаживания пульсаций, которые неизменно присутствуют после выпрямления диодным мостом. В результате получается постоянное напряжение 260—270 В, которое не совсем идеальное, так как небольшие пульсации все равно присутствуют, но совершенно достаточное для дальнейшего преобразования. Фильтр постоянного тока – это чаще всего электролитический конденсатор большой емкости, который подключается параллельно. Графики напряжения в зависимости от времени показаны на рисунке.

Цены на электронный балласт

Графики напряжения из сети, после выпрямления диодным мостом и после фильтра постоянного тока (конденсатора)

Далее, постоянное напряжение поступает на самую сложную часть ЭПРА – инвертор. Именно в нем постоянное напряжение преобразуется в высокочастотное переменное. Большинство электронных балластов собраны по полумостовой схеме, обобщенный вид которой показан на следующем рисунке.

Обобщенная полумостовая схема инвертора ЭПРА

Между входными клеммами с выпрямителя и фильтра на инвертор подается постоянное напряжение примерно 300 В. На схеме обозначена нижняя клемма 300 В. Одними из главных элементов являются ключи К1 и К2, которые управляются с логического блока управления БУ. Когда замкнут один ключ, то другой разомкнут, они не могут находиться в одинаковом состоянии. Например, БУ подал команду на замыкание К1 и размыкание К2. Тогда ток потечет по следующему пути: верхняя клемма входа, Ключ К1, дроссель, нить накала одного катода лампы, конденсатор (параллельно лампе), блок защиты, конденсатор C2 и минусовая нижняя клемма. Затем замыкается ключ К2, а К1 размыкается и ток потечет по следующему пути (от плюса к минусу): верхняя клемма, конденсатор C1, блок защиты, спираль одного катода лампы, конденсатор (параллельный лампе), спираль другого катода лампы, дроссель, ключ К2 и нижняя клемма. Переключение ключей происходит с частотой примерно 40 кГц, то есть 40 000 раз в 1 секунду.

Электрический ток, протекая по таким траекториям, вызывает прогрев спиралей лампы и термоэлектронную эмиссию у катодов. Емкость конденсатора, подключенного параллельно лампе, подбирают такой, чтобы частота колебательного контура, образованного совместно с дросселем, совпадала с частотой переключения ключей. От этого возникает резонанс и на катодах лампы появляется повышенное напряжение – около 600 В, которого при такой частоте вполне достаточно, чтобы лампа зажглась. После того как это произошло, сопротивление лампы резко уменьшается и ток через конденсатор и спирали катодов уже не протекает. Лампа шунтирует конденсатор. Ключи продолжают работать, но на лампу уже подается более низкое напряжение, так как резонанса нет. Дроссель ограничивает ток в лампе, а блок защиты следит за всеми параметрами. Если в светильнике не будет лампы или она окажется неисправной, то блок защиты остановит генерацию переменного напряжения ключами К1 и К2, так как без нагрузки инверторы выходят из строя.

Обратная связь и управление яркостью есть не во всех ЭПРА, а только в самых лучших. Назначение обратной связи – следить за состоянием нагрузки и реагировать на это. Например, предпринята попытка запустить ЭПРА без лампы. Импульсные блоки питания от этого выходят из строя, но при наличии обратной связи просто на инвертор не будет дана команда о запуске. А также обратная связь позволяет менять частоту генерации инвертора. При запуске лампы она может быть 50 кГц, а после этого снижаться до 38—40 кГц.

Примерно по такому алгоритму работают все ЭПРА. В качестве ключей применяются высоковольтные биполярные транзисторы. В самых лучших инверторах применяют полевые транзисторы, которые еще называют MOSFET. Они имеют лучшие характеристики, но и цена на них существенно выше. Представим типичную принципиальную схему простого ЭПРА.

Типичная принципиальная схема простого ЭПРА

Подробно разбирать работу этой схемы не будем, понимая, что большинство читателей не поймет. Просто проведем аналогию с предыдущей схемой. Роль ключей К1и К2 выполняют транзисторы Т1 и Т2. Частоту переключения определяет симметричный динистор DB3, конденсатор C2 и резистор R1. Когда на вход устройства подается напряжение 220 В, то оно после выпрямления начинает заряжать конденсатор С2. Скорость заряда определяет резистор R1, чем больше его сопротивление, тем дольше будет заряжаться конденсатор. Как только напряжение на конденсаторе превысит порог открывания динистора (примерно 30 В), он открывается и подает импульс на базу транзистора T2. Он открывается и через него начинает протекать ток. Как только конденсатор C2 разрядится и напряжение на нем упадет ниже 30 В, динистор закроется, соответственно и транзистор T2, но откроется транзистор T1, так как его база подключена к трансформатору TU38Q2, который согласует синхронную работу ключей и нагрузки. Если открыт один транзистор, то будет закрыт другой. Как только транзистор закрывается, возникающее в обмотке другого транзистора ЭДС самоиндукции открывает его. Так происходит автогенерация переменного напряжения в инверторе.

В самых лучших современных моделях ЭПРА кроме MOSFET транзисторов также используются интегральные микросхемы (ИМС), которые специально предназначены для управления лампами. От их применения габариты устройства уменьшаются, а функциональные возможности сильно увеличиваются. Приведем пример схемы ЭПРА с ИМС.

Пример принципиальной схемы ЭПРА с интегральной микросхемой и MOSFET транзисторами

Главной деталью этого ЭПРА является интегральная микросхема UBA2021, «отвечающая» абсолютно за все происходящие в лампе и электронном балласте процессы. Лампы, которые будут работать с таким ЭПРА с такой ИМС будут служить очень долго.

Видео: Электронный балласт

Преимущества и недостатки электронного балласта

В настоящее время объем выпуска ЭПРА уже превысил выпуск электромагнитных балластов. И дальнейшая тенденция четко обозначена – электронные устройства заменят электромагнитные. В продаже уже практически невозможно найти светильники с классическими дросселями и стартерами и при ремонте чаще отдают предпочтение именно ЭПРА. Разберемся в чем же их преимущества?

• Запуск лампы с ЭПРА производится по правильному и щадящему алгоритму, но тем не менее очень быстро – не более 1 секунды.
• Частота, генерируемая ЭПРА, составляет 38—50 кГц, поэтому у люминесцентных ламп нет мерцания, утомляющего зрение, а также отсутствует стробоскопический эффект, характерный для электромагнитных ПРА.
• Срок службы ламп, работающих с ЭПРА, увеличивается вдвое.
• При перегорании люминесцентной лампы качественный ЭПРА сразу перестает генерировать переменное напряжение, что влияет на экономию и безопасность.
• Применение ЭПРА исключает холодный пуск люминесцентных ламп, а это предотвращает эрозию катодов.
• Электронные балласты работают абсолютно бесшумно, поэтому в жилых помещениях, больницах и школьных классах следует применять только ЭПРА.
• Подключить ЭПРА очень легко, так как на них всегда есть очень понятная схема, с которой разберутся даже те, кто ни разу в жизни ничего не делал по электрике.
• ЭПРА при работе не так сильно нагреваются, как электромагнитные балласты. Благодаря этому экономится электроэнергия. Экономия составляет примерно 30%.
• Коэффициент мощности (cosφ) хороших ЭПРА может достигать 0,98. Для такого рода нагрузки — это очень хороший показатель.
• Качественные ЭПРА могут работать при сниженном или завышенном напряжении в сети (160—260 В).
• Электронные балласты имеют более высокий КПД, чем электромагнитные. Он может достигать 95%.
• Для работы ЭПРА не требуются стартеры и конденсаторы, все необходимое для запуска и работы ламп уже предусмотрено в схеме.
• ЭПРА по сравнению с ЭмПРА имеют сравнимые габариты, но гораздо меньшую массу.

При таком внушительном перечне достоинств мы можем сказать только о двух недостатках. Это более высокая цена и бо́льшая, чем у ЭмПРА вероятность выхода из строя при скачках напряжения в сети. Правда, последний недостаток относится только к тем электронным балластам, которые низкие как по качеству, так и по цене.

Как выбрать качественный электронный балласт

Электронные ПРА привыкли воспринимать отдельными блоками – коробочками прямоугольной формы, на которых имеются клеммы или разъемы для подключения ламп и сетевого напряжения. но не стоит забывать, что электронные балласты есть в каждой компактной люминесцентной лампе (КЛЛ) или как их любят называть – энергосберегающей лампе. Всю схему ЭПРА конструкторы ламп умудряются разместить на круглой монтажной плате, которую каким-то образом «запихивают» в корпус между светящейся частью и цоколем. Конечно, в такой тесноте этим балластам приходится несладко. Очень сильно стоит проблема отвода тепла от платы ЭПРА, которую каждый производитель решает по-разному. Точнее, можно сказать, что пока одни решают, другие не решают вовсе.

Каждая компактная люминесцентная лампа имеет в своем составе ЭПРА, находящееся внутри корпуса

Проконтролировать что находится в корпусе лампы, естественно, никто до покупки не даст, а сам вид платы и наличие на ней определенных элементов может многое рассказать специалисту. Некоторые производители, пользуясь скрытностью ЭПРА в КЛЛ, желают сэкономить на каких-то элементах, что отражается на работе лампы и сроке ее службы. Получается, что покупка КЛЛ по своей сути идентична покупке «кота в мешке»? К сожалению, это в большинстве случаев так. Известные мировые бренды, конечно, «грешат» этим меньше, но на них много подделок, поэтому стоит найти продавца, которому делают официальные поставки от производителя.

Существует способ, позволяющий судить о качестве ЭПРА в КЛЛ. Он не объективный, а субъективный, то, тем не менее им давно пользуются и уже он доказал свою состоятельность. В чем он заключается?

В хороших КЛЛ запуск лампы делают плавным, на катоды подают повышенное напряжение для зажигания тлеющего разряда только после прогрева. Эти процессы занимают какое-то время, поэтому при включении хорошей лампы всегда есть пауза между включением и ее зажиганием. Она небольшая, но ощутимая. Если же лампа зажигается холодной, то высокое напряжение, подают сразу и это вызывает мгновенный пробой и зажигание. Если пауза после включения не ощущается, то с большой долей вероятности можно сказать, что электронный балласт «упрощенный» и такую лампу лучше не приобретать. Некоторые производители «совершенствуют» схему ЭПРА, «выкидывая» с их точки зрения «лишние» детали.

При покупке электронного балласта в виде отдельного блока прежде всего надо узнать для каких именно ламп он предназначен. Все линейные люминесцентные лампы выпускаются с различными диаметрами трубок: T4 – 12,7 мм, T5 – 15,9 мм и T8 – 25,4 мм. Лампы T4 и T5 имеют цоколь G5 (расстояние между контактными штырьками 5 мм), а лампы T8 имеют цоколю G13 (расстояние 13 мм). от размеров люминесцентной лампы зависит ее мощность: чем она длиннее, тем мощность больше:

• Лампе длиною в 450 мм соответствует мощность 15 Вт;
• Лампе длиною в 600 мм, которые широко используются в подвесных потолках типа «Армстронг», соответствует мощность 18—20 Вт;
• Лампе длиною 900 мм – 30 Вт
• Лампе длиною в 1200 мм – 36 Вт;
• И лампе длиною в 1500 мм соответствует мощность 58 Вт или 70 Вт.

О том соответствует ли электронный балласт какому-либо светильнику, предназначенному для определенного вида ламп узнать очень легко, так как вся необходимая информация уже есть в маркировке ЭПРА. Рассмотрим конкретный пример и узнаем, что означают те или иные цифры и символы. В общем виде маркировка образца ЭПРА выглядит так.

Маркировка ЭПРА сможет рассказать о многом

«Расшифруем» общую информацию об устройстве, которая находится в левой части ЭПРА.

Информация о производителе, вида ламп, модели и стране производства

Эта модель ЭПРА произведена компанией Vossloh-Schwabe Group, штаб-квартира которой находится в Германии. Однако Vossloh-Schwabe Group входит в состав японской группы Panasonic Electric Works. Продукция этого производителя выгодно отличается безупречным качеством и надежностью. А также из маркировки видно, что этот ЭПРА предназначен для работы с лампами T8, произведен в Сербии, где у Vossloh-Schwabe Group есть филиал. Рассмотрим еще то, что является важным в маркировке.

Цены на светодиодные светильники

Обозначения входных клемм и подключение защитного нуля (PE)

Вход сетевого напряжения 220 В 50 Гц обозначается на корпусе откуда можно понять где расположены клеммы. Полярность не указана, значит, к этому ЭПРА фазу и ноль можно подключать произвольно. Провод заземления должен подключаться к корпусу, для этого на нем должен быть специальный винт. Переходим ближе к центру ЭПРА и смотрим на обозначения.

Еще одна порция очень полезной информации

Приятно, что на корпусе этого ЭПРА присутствует информация о проводе, которым можно делать коммутацию, его площади поперечного сечения и на какую длину снимать изоляцию, чтобы он хорошо расположился в клеммах.

Индекс энергоэффективности EEI является оценкой того насколько полно расходуется входная мощность именно на получение света от лампы. Вычисляется показатель КПД, который определяется отношением мощности лампы ко входной мощности Pл/Pвх, а затем по таблице 6.3, размещенной на странице 61 в документе, ссылка на который находится ниже, находится соответствие ЭПРА индексу энергоэффективности.

В Европе действует определенный свод правил и норм, которому должны отвечать все применяемые устройства и материалы. Как в России действуют СНиПы, ПУЭ, СанПин, так «за бугром» у соседей действуют правила, которые обозначаются буквами EN и цифровым кодом. Этот список недаром присутствует в маркировке, так как при сдаче какого-либо объекта в эксплуатацию требуется документальное подтверждение оправданности применения того или иного устройства.

Основные характеристики этого ЭПРА прямо на корпусе напечатаны в виде таблицы:

Основные характеристики ЭПРА

Вся информация, представленная в таблице максимально точная и лаконичная, не требующая никаких пояснений, кроме положения точки tc, где максимальная температура не должна превышать в этом ЭПРА 60°C. Эта точка обозначена на корпусе балласта (справа от верхней части таблицы), она находится как раз в месте расположения транзисторных ключей – самых нагреваемых деталей электронного балласта.

Если нет в распоряжении электронного балласта, но есть светильник с известным типом ламп, применяемым в нем, то можно подобрать ЭПРА по каталогам производителей, которые легко найти в интернете. Приведем выдержку из каталога электромагнитных дросселей компании Helvar из Финляндии, продукция которой качественная и надежная. Для примера возьмем электронные балласты для ламп T8 из серии EL-ngn. Эти ЭПРА характеризуются: энергоэффективностью, «теплым» запуском люминесцентных ламп, отсутствием мерцания, хорошей электромагнитной совместимостью, малыми помехами, минимальными потерями и стабильными режимами работы.

Все современные светильники оборудованы так, что их для монтажа не требуется паяльник, нет нужды делать скрутки. Все соединения должны быть только в клеммах. Если провода, оставшегося от старой схемы подключения, не хватает, то ни в коем случае не надо делать скрутку или пайку. Лучше поменять этот участок на цельный провод. 1 метр прекрасного монтажного провода ПВ-1 с жилой 1 мм² стоит 7 рублей. Соединение с клеммой занимает несколько секунд, а для пайки уже нужны десятки минут.

Видео: Замена двух электромагнитных балласта на один электронный

Ремонт неисправного электронного балласта

Электронный балласт – замечательное устройство, которое очень бережно относится к люминесцентной лампе, но, к сожалению, не может иногда сберечь само себя. Электромагнитный балласт в этом отношении гораздо надежнее, чтобы его «спалить» надо очень сильно «постараться». Диагностировать неисправность ЭПРА достаточно сложно для человека незнакомого с электроникой, но, тем не менее несколько советов мы дадим.

Если при включении светильника с электронным балластом ничего не происходит, то надо попробовать поменять лампу, может, дело в ней. Для этого надо иметь заведомо исправную лампу, которую надо вставить в патроны светильника и попробовать запустить. Если опять ничего не происходит, то свое внимание уже надо переключать на ЭПРА, так как кроме него и ламп в светильнике ничего то и нет. Если нет под рукой исправной лампы, то можно мультиметром в режиме прозвонки проверить целостность спиралей. Если они целые и колба лампы целая, то, скорее всего, она исправна, если только возле катодов не будет наблюдаться сильное почернение слоя люминофора.

Проверка целостности спиралей катодов лампы мультиметром

Электроника – это наука контактов. Так говорят специалисты. И прежде чем «лезть» в сложное устройство балласта, надо прозвонить все электрические соединения в светильнике, который, разумеется, должен быть отключен от сети. А также полезно прозвонить соединения при вставленной лампе. Чтобы убедиться, что штырьки ее цоколя входят в контакт с патроном. Если же и эти действия не выявили ничего «криминального», то пора посмотреть на «внутренний мир» электронного балласта.

ЭПРА необходимо достать из корпуса, предварительно отключив разъемы или вынув провода из клемм. Если провода не промаркированы, то перед тем, как их отсоединять, надо их промаркировать каким-либо способом. Самым простым является наклеивание полосок малярного скотча с номером клеммы на провод. После этого балласт можно демонтировать из корпуса светильника.

Внешний осмотр ЭПРА может тоже о много рассказать. Если было сильное термическое воздействие, то оно обязательно оставит следы. Можно отметить в каком именно месте был сильный нагрев, чтобы потом посмотреть какие элементы схемы могли его спровоцировать.

Видно, что этот ЭПРА по каким-то причинам сильно подогревался изнутри

После вскрытия корпуса балласта надо внимательно осмотреть плату. Бывает, что даже осматривать ничего и не надо, так как бо́льшая часть элементов черные, с явными признаками перегрева. Ремонт такого ЭПРА будет экономически нецелесообразен, поэтому после выпаивания целых элементов (если они есть) плату можно выбросить.

ЭПРА слева можно смело отправлять на помойку

Слабым местом любого электронного устройства являются электролитические конденсаторы, которые легко узнаются по «бочкообразному» виду. При несоблюдении их номиналов, при низком качестве, при превышении напряжения, при перегреве может произойти их вздутие и даже разрыв, который происходит из-за закипания электролита. Такие признаки явно говорят о неисправности, поэтому конденсатор выпаивается и проверяются все соседние элементы. Новый конденсатор стоит выбирать с бо́льшим рабочим напряжением, например, был на 250 В, а новый надо ставить уже на 400 В. Очень часто нечестные производители впаивают в плату ЭПРА элементы с более низким рабочим напряжением, что со временем и приводит к поломке.

Явный признак неисправности электролитического конденсатора

После конденсаторов надо внимательно осмотреть все другие элементы, которые тоже могут своим внешним видом показать свою неисправность. Обычно очень явно «говорят» о себе сгоревшие резисторы – они темнеют, становятся черными как уголь, а иногда просто разрываются. Естественно, такие детали также надо менять, но при этом лучше выбирать по уровню рассеиваемой мощности на ступень или даже две больше, чем номинальное.

Сгоревший резистор не заметить трудно

Резисторы можно прозванивать прямо в схеме, не выпаивая их, так как основная их неисправность – это перегорание, что равнозначно обрыву. Другие элементы – конденсаторы, диоды и транзисторы перед проверкой лучше выпаять из схемы, а потом воспользоваться специальным универсальным прибором для проверки.

Универсальный прибор для проверки радиодеталей

Сгоревшие или «пробитые» диоды тоже очень часто можно легко увидеть по характерному потемнению, если они в пластиковом корпусе. Диоды в стеклянном корпусе часто разрывает на две части либо колба трескается. Прозвонить диоды очень легко. После выпаивания из печатной платы (можно только одну «ногу»), берется мультиметр и ставится на измерение сопротивления или на специальный режим, обозначенный диодом (если таковой есть). В прямом направлении диод должен хорошо проводить электрический ток. Для проверки этого красный щуп мультиметра соединяется с анодом, а черный с катодом (на диодах в пластиковом корпусе у катода есть полоска). Если мультиметр будет показывать какие-то значения сопротивления, то ток протекает. Поменяв щупы местами надо убедиться, что в обратном направлении диод не пропускает электрический ток, сопротивление его бесконечно. Если это так, то диод исправен. Во всех других случаях – неисправен.

Проверка диодов мультиметром в режиме измерения сопротивления

Одной из самых «проблемных» деталей в ЭПРА являются транзисторы. Они работают в самых непростых условиях – им надо 40 тыс. в секунду включать и выключать большие токи, отчего транзисторы сильно нагреваются. При их перегреве свойства полупроводников меняются и может произойти «пробой», что сделает транзистор бесполезным. В итоге по цепи начинают «гулять» бесконтрольно большие токи, которые попутно выжигают и другие близкорасположенные элементы, имеющие наименьшее сопротивление. То есть транзистор не сгорает никогда в «гордом одиночестве», он «тянет» за собой и другой транзистор, и другие элементы. Для того чтобы транзистор не перегревался, его устанавливают на радиатор, рассеивающий тепло. И в хороших ЭПРА так и делают.

Образцовый электронный балласт. И фильтр помех есть, и транзисторы с радиаторами!

Если радиаторов на транзисторах нет, то их можно установить самостоятельно, купив их в магазине радиотоваров и прикрутив винтом через отверстие в корпусе. При этом между транзистором и радиатором должна быть термопаста типа КПТ 8, что применяется для кулеров процессоров компьютеров.

Внешне транзистор может не подавать никаких признаков своей неисправности и на вид быть абсолютно «здоровым». Может, это и так, но транзисторы в электронных балластах надо проверять всегда. Они – одно из слабых мест. Хоть некоторые источники в интернете и утверждают, что транзистор можно проверить, не выпаивая его из платы, но на самом деле это не так. Рассмотрим еще один вариант схемы ЭПРА.

Транзисторы в схеме окружены различными элементами пропускающими постоянный электрический ток

Видно, что транзисторы буквально «обвешаны» различными элементами, которые хорошо проводят постоянный ток. Это означает, что прозвонка транзисторов прямо в схеме будет просто некорректной. Поэтому наш совет — транзисторы надо выпаять из платы полностью, так как в 80% случаев они будут все равно неисправны, если ЭПРА не рабочий. Проверить мультиметром транзистор проще простого, надо представить его в виде двух диодов, а потом проверить каждый из них.

Транзистор можно представить как два диода

Если обнаружится хоть один сгоревший транзистор, то все равно надо менять оба, в любом случае. После выхода из строя одного из транзисторов по схеме, в том числе и по второму транзистору начинают бесконтрольно протекать немаленькие токи, которые могут вызвать какие-то изменения в кристалле полупроводника. И они, скорее всего, проявятся в дальнейшем.

Дроссели и трансформаторы очень редко выходят из строя, но тем не менее проверить их стоит просто прозвонив обмотки мультиметром. Особого внимания к себе требует высоковольтный конденсатор, подключаемый параллельно катодам лампы. Бывает, что производители устанавливают конденсатор с рабочим напряжением не 1200 В, а с меньшим. Учитывая, что этот конденсатор участвует в запуске лампы, напряжение на нем может достигать 700—800 В, что может вызвать его пробой. Поэтому его проверять надо обязательно и в случае замены подбирать номиналом рабочего напряжения не меньше 1,2 кВ, а лучше 2 кВ.

При проверке и диагностировании неисправностей в электронном балласте все равно лучше проверить абсолютно все элементы. Единственным «крепким» орешком, который невозможно проверить мультиметром является динистор. Его проверяют только на специальном стенде. Его пробой обычно виден, так как колба у этого элемента стеклянная. Но бывает, что при отсутствии внешних признаков выхода из строя в «молчании» ЭПРА виноват именно он. Поэтому лучше иметь под рукой новый динистор, тем более что цена на них копеечная.
Диагностика и ремонт электронных балластов с интегральными микросхемами уже не может быть проведена мультиметром. Для этого требуется специальное лабораторное оборудование и услуги специалиста.

Видео: Ремонт электронного балласта светильника

Видео: Ремонт электронного балласта

Заключение

Массовое внедрение электронных балластов в схемы управления люминесцентных ламп позволила улучшить комфортность этого вида освещения, увеличить срок службы ламп, добиться солидной экономии электроэнергии. С ЭПРА люминесцентное освещение буквально получило «второе рождение» так как, кроме простого включения и отключения, «умная» электроника позволила еще и регулировать яркость в очень приличном диапазоне.

Возросший интерес к электронным балластам, к сожалению, повысил активность нелегальных и нечестных производителей, которые наводняют рынок продукцией низкого качества. Это сильно портит репутацию ЭПРА в целом, но умные люди как понимали раньше, так и понимают сейчас, что лучше приобрести один хороший электронный балласт на 10 лет, пускай даже заплатив за него в два раза дороже, чем каждый год или два менять более дешевый. Поэтому стоит доверять только тем производителям, которую свою хорошую репутацию зарабатывали многие десятки лет.