Схемы включения лдс 5 10 ватт. Схема подключения лампы дневного света

Ну конечно насчет "вечной лампы " это громко сказано, но вот "оживить" люминесцентную лампу с перегоревшими нитями накала вполне возможно...

В общем-то все, наверное, уже поняли что речь у нас пойдет не о обычной лампочке накаливания а о газоразрядных (как их еще называли раньше "лампа дневного света"), которая выглядит вот так:

Принцип работы такой лампы: за счет высоковольтного разряда внутри лампы начинает светиться газ (обычно аргон с примесью паров ртути). Для того чтобы зажечь такую лампу требуется довольно высокое напряжение, которое получают за счет специального преобразователя (балласта) находящегося внутри корпуса.

полезные ссылки для общего развития : самостоятельный ремонт энергосберегающих ламп , лампы энергосберегающие- преимущества и недостатки

Стандартные используемые люминесцентные лампы не лишены недостатков: во время их работы прослушивается гудение дросселя, в системе питания имеется стартер, который ненадежен в работе, и самое главное - лампа имеет нить накала, которая может перегореть, из-за чего лампу приходится заменять новой.

Но есть и альтернативный вариант: газ в лампе можно зажечь даже и при оборванных нитях накала- для этого достаточно просто увеличить напряжение на выводах.
Причем при таком варианте использования есть еще и свои преимущества: лампа зажигается практически мгновенно, отсутствует гудение при работе, не нужен стартер.

Чтобы зажечь люминесцентную лампу с оборванными нитями накала (кстати и не обязательно с оборванными...) нам потребуется небольшая схема:

Конденсаторы С1, С4 должны быть бумажными, с рабочим напряжением в 1,5 раза больше питающего напряжения. Конденсаторы С2, СЗ желательно чтобы были слюдяными. Резистор R1 обязательно проволочный, по мощности лампы, указанной в таблице

Мощноcть лампы, Вт	С1 -С4 мкФ	С2 - СЗ пФ	Д1 -Д4	Ом
		3300	Д226Б
		6800	Д226Б
		6800	Д205
		6800	Д231

Диоды Д2, ДЗ и конденсаторы С1, С4 представляют двухполупериодный выпрямитель с удвоением напряжения. Величины емкостейС1, С4 определяют рабочее напряжение лампы Л1 (чем больше емкость, тем больше напряжение на электродах лампы Л1). В момент включения напряжение в точках а и б достигает 600 В, которое прикладывается к электродам лампы Л1. В момент зажигания лампы Л1 напряжение в точках а и б уменьшается и обеспечивает нормальную работы лампы Л1, рассчитанной на напряжение 220 В.

Применение диодов Д1, Д4 и конденсаторов С2, СЗ повышает напряжение до 900 В, что обеспечивает надежное зажигание лампы в момент включения. Конденсаторы С2, СЗ одновременно способствуют подавлению радиопомех.
Лампа Л1 может работать без Д1, Д4, С2, С3, но при этом надежность включения уменьшается.

Данные элементов схемы в зависимости от мощности люминесцентных ламп приведены в таблице.

Люминесцентный светильник

Лампы дневного света (сокращенно ЛДС) заняли достойную нишу на рынке электроосветительных приборов благодаря своей экономичности и высоким эксплуатационным характеристикам.

Появились различные модификации ЛДС, позволяющие усовершенствовать устройства запуска ламп (ЭПРА), минимизировать размеры светильников, сделать компактные люминесцентные лампы (КЛС), совместив колбу и электрическую плату в одном корпусе.

Данные осветительные электроприборы существенно дороже обычных лампочек накаливания, поэтому, при выходе из строя люминесцентных светильников, стоит задуматься об их ремонте и восстановлении.

Подробно принцип работы люминесцентных источников света, их подключение и замена описаны в предыдущей , а узнать о видах, достоинствах и преимуществах люминесцентных энергосберегающих ламп можно, перейдя по данной . Здесь будут описаны основные неполадки люминесцентных светильников, методы продления срока службы ЛДС и возможности ремонта пускорегулирующих аппаратов (ПРА).

Причины неполадок люминесцентных светильников

Стоит коротко описать взаимодействие компонентов люминесцентного светильника – сама лампа не может работать без пускорегулирующего аппарата (балласта), который бывает электромагнитным (ЭмПРА ) в виде дросселя и стартера, и электронным (ЭПРА ), в котором физические условия запуска и свечения источника света обеспечиваются радиоэлектронными составляющими.

Электронный балласт для люминесцентных светильников Osram

Соответственно, причиной неработающего светильника могут быть неполадки, как в электронной схеме пускорегулирующего аппарата, так и старение, износ и перегорание самой лампы. Правильное определение причин позволит осуществить своими руками ремонт неработающей лампы дневного света.

Мигание лампы как признак неполадок

В отличие от обычных лампочек накаливания, которая перестает работать (перегорает) мгновенно и всегда неожиданно, скорый износ лампы дневного света можно определить по тому, как она моргает (мигает) во время запуска. Данный процесс свидетельствует об изменениях в химическом составе светящегося газа (вырождение паров ртути) а также о выгорании электродов.

Мигает, как правило, лампа дневного света, у которой с торцов наблюдается почернение – данный нагар свидетельствует о выгорании спирали и об необратимых химических процессах, происходящих внутри колбы – ремонту такой источник света не подлежит, но можно продлить срок его службы.

Очень часто люминесцентный светильник моргает из-за неполадок в ЭмПРА или ЭПРА. Замена лампы на новую позволит точно определить причину мигания

Но не стоит выбрасывать старую лампу. Во первых, ее нужно утилизировать, согласно государственным законам, так как внутри колбы имеются вредные пары ртути.

Во вторых, даже если перегорели нити накаливания, можно продлить строк эксплуатации данного источника света, при помощи несложной схемы, которую можно спаять своими руками, или подключив лампу к ЭПРА с холодным запуском, замкнув контактные выводы, как показано на видео:

Иногда даже исправный люминесцентный светильник моргает при запуске из-за череды неблагоприятных стартовых обстоятельств – разрыв цепи стартера происходит в момент прохождения синусоидой нуля, из-за чего индукционный всплеск напряжения оказывается недостаточным для ионизации газа внутри колбы.

По аналогичной причине люминесцентная лампа мигает на старте из-за низкого напряжения сети. Во время работы, если скачки напряжения не превышают допустимых пределов, исправный светильник дневного света мигать не должен – пускорегулирующий аппарат поддерживает ток в газе на одном уровне.

Почернение у торцов лампы свидетельствует о потере эмиссии, что влечет мигание при запуске, нестабильную работу и ослабление свечения

Ремонт люминесцентных светильников

Алгоритм ремонта мигающего светильника дневного света происходит по этапам:

• Проверяется напряжение сети и качество контактов подключения;
• Производится замена лампы на исправную;
• Если светильник и дальше моргает:
  • в светильниках с ЭмПРА нужно поменять стартер и проверить дроссель (балласт);
  • в источниках дневного света с ЭПРА необходим ремонт или замена электронного балласта;

Замена лампы как самый простой способ диагностики светильника

Проверка и ремонт пускорегулирующих аппаратов, как и продление срока службы изношенной лампы, требует радиотехнических познаний и соответствующих инструментов, таких как мультиметр, паяльник, набор отверток и т д.

Электромагнитный балласт

Поскольку люминесцентный светильник с ЭмПРА достаточно прост, после замены лампы и стартера, алгоритм ремонта заключается в следующих этапах:

Электронный балласт

У разных производителей ЭПРА электронные схемы различаются, но, в общем, их принцип действия одинаков – нити накала люминесцентных ламп обладают некой индуктивностью, что позволяет включить их в автоколебательный контур, состоящий из конденсаторов и катушек. Данный контур имеет обратную связь с инвертором, собранным на мощных транзисторных ключах.

Типичная схема электронного пускорегулирующего аппарата для двух люминесцентных ламп

При нагреве нитей их сопротивление увеличивается, изменяются характеристики колебаний, на что реагирует инвертор, выдавая напряжение розжига лампы. Ток через ионизированный газ шунтирует напряжение на нитях, уменьшая их накал. Обратная связь инвертора с автоколебательным контуром позволяет регулировать силу тока в лампе.

Для питания инвертора применяется диодный выпрямитель с системой фильтрации и сглаживания помех. Высокочастотный инвертор является одной из причин большой популярности ЭПРА – подключенная лампа не моргает с удвоенной частотой сети 100 Гц, и не гудит при работе, как это происходит при применении ЭмПРА.

Ремонт электронного балласта

Большинство радиолюбителей не задаются целью понять предназначение и функцию каждого элемента схемы, тем более, если нет возможности проверить характеристики в работе. Поэтому будет намного полезней описать последовательность действий при ремонте.

Для диагностики ЭПРА в ремонтных мастерских используется осциллограф, генераторы частоты и другое измерительное оборудование. В домашних условиях возможности поиска неисправных компонентов сводится к визуальному осмотру электронной платы и последовательному поиску перегоревшей детали при помощи имеющихся измерительных инструментов.

Поиск неисправности на плате электронного балласта

Первым делом следует проверить предохранитель, если он присутствует в схеме. Выход из строя предохранителя может оказаться единственной проблемой, возникшей из-за перенапряжения в сети. Но чаще перегоревший предохранитель, как правило, указывает на более сложные неисправности пускорегулирующего аппарата лампы дневного света.

Как показывает практика, в электронном балласте могут выйти из строя любые компоненты – конденсаторы, резисторы, транзисторы, диоды, дроссели и трансформаторы. Визуально определить неисправность можно по характерному почернению деталей, изменению цвета платы или вспучиванию конденсаторов, как показано на видео:

Для проверки деталей мультиметром (особенно транзисторов и диодов) их лучше выпаять из платы – сопротивление других элементов схемы может давать ложные показания измерений. Не выпаивая детали, их можно гарантированно проверить только на пробой. При проверке деталей может возникнуть проблема с их идентификацией, поэтому, будет полезно для ремонта сначала скачать схему устройства.

Выявленный дефектный элемент подлежит замене. Паять полупроводниковые приборы – диоды и транзисторы следует с особой осторожностью – они чувствительны к перегреву. Следует помнить, что запускать электронный балласт без нагрузки нельзя, то есть, нужно подключить к нему лампу дневного света соответствующей мощности.

Самодельный ЭПРА

Многие радиолюбители переходят с ЭмПРА, изготовляя самодельный электронный балласт для люминесцентных источников дневного света. Схема электронного балласта с измеренными в контрольных точках осциллограммами приведена на рисунке:

Схема электронного балласта

На рисунке ниже показана осциллограмма в момент запуска (розжига) лампы дневного света, а также приводится чертеж печатной платы и внешний вид электронного пускорегулирующего аппарата.

Печатная плата балласта, его внешний вид и осциллограмма в момент запуска лампы

На видео ниже мастер, изготовивший данный электронный балласт, указывает на основные особенности собственноручного изготовления данного устройства:

Продление срока службы лампы дневного света

Уже во время начала массовой эксплуатации люминесцентных светильников радиолюбители научились продлевать срок их службы и заставляли зажигаться лампы дневного света, у которых перегорели нити накаливания. Зажигание обеспечивалось путем увеличения напряжения , приложенного к электродам лампы.

Увеличение напряжения производится по схеме с двухполупериодным умножителем на диодах и конденсаторах. Таким образом на электродах лампы в момент запуска достигается пик напряжения свыше 1000 В, что является достаточным для холодной ионизации паров ртути и возникновения разряда в газе колбы. Поэтому возможен розжиг и стабильная работа лампы даже с перегоревшими спиралями.

Номиналы компонентов устройства запуска ламп указаны в таблице ниже

Основным недостатком данной схемы запуска ламп дневного света является большое номинальное напряжение конденсаторов – не менее 600 В , что делает устройство весьма громоздким. Другим недостатком является постоянный ток, из-за чего пары ртути будут накапливаться возле анода, поэтому лампу нужно будет периодически переключать, вынимая из держателей и оборачивая.

Резистор выполняет функцию ограничения тока, иначе лампа может взорваться. Резистор можно намотать своими руками, используя проволоку из нихрома, но, такие же результаты дает правильно подобранная лампа накаливания, в которой рассеиваемая тепловая энергия не пропадет даром, а будет выделяться в виде дополнительного свечения лампочки.

В большинстве случаев радиолюбители используют вместо резистора лампы накаливания на 127 В, мощностью 25-150 Вт, комбинируя их в случае надобности. Мощность лампы, подключаемой вместо резистора, должна в несколько раз превышать мощность подключаемого люминесцентного светильника. Номиналы других элементов, рассчитанные исходя из мощности лампы дневного света, указаны в таблице.

Номиналы компонентов устройства запуска перегоревших люминесцентных ламп

В данной таблице требуемое сопротивление и мощность рассеивающей лампы достигается путем параллельного подключения нескольких лампочек на 127 В. Диоды могут быть заменены на импортные, с аналогичными характеристиками. Конденсаторы должны выдерживать напряжение не менее 600 В.

С повышением цен на электроэнергию, приходится задумываться о более экономных светильниках. Одни из таких используют осветительные приборы дневного света. Схема подключения люминесцентных ламп не слишком сложна, так что даже без особых знаний электротехники можно разобраться.

Хорошая освещенность и линейные размеры — преимущества дневного света

Принцип работы люминесцентного светильника

В светильниках дневного света использована способность паров ртути излучать инфракрасные волны под воздействием электричества. В видимый для нашего глаза диапазон, это излучение переводят вещества-люминофоры.

Потому обычная люминесцентная лампа представляет собой стеклянную колбу, стенки которой покрыты люминофором. Внутри также находится некоторое количество ртути. Имеются два вольфрамовых электрода, обеспечивающих эмиссию электронов и разогрев (испарение) ртути. Колба заполнена инертным газом, чаще всего — аргоном. Свечение начинается при наличии паров ртути, разогретых до определенной температуры.

Но для испарения ртути обычного напряжения сети недостаточно. Для начала работы параллельно с электродами включают пуско-регулирующие устройства (сокращенно ПРА). Их задача — создать кратковременный скачок напряжения, необходимый для начала свечения, а затем ограничивать рабочий ток, не допуская его неконтролируемого возрастания. Эти устройства — ПРА — бывают двух видов — электромагнитные и электронные. Соответственно, схемы отличаются.

Схемы со стартером

Самыми первыми появились схемы со стартерами и дросселями. Это были (в некоторых вариантах и есть) два отдельных устройства, под каждое из которых имелось свое гнездо. Также в схеме есть два конденсатора: один включен параллельно (для стабилизации напряжения), второй находится в корпусе стартера (увеличивает длительность стартового импульса). Называется все это «хозяйство» — электромагнитным балластом. Схема люминесцентного светильника со стартером и дросселем — на фото ниже.

Схема подключения люминесцентных ламп со стартером

Вот как она работает:

• При включении питания, ток протекает через дроссель, попадает на первую вольфрамовую спираль. Далее, через стартер попадает на вторую спираль и уходит через нулевой проводник. При этом вольфрамовые нити понемногу раскаляются, как и контакты стартера.
• Стартер состоит из двух контактов. Один неподвижный, второй подвижный биметаллический. В нормальном состоянии они разомкнуты. При прохождении тока биметаллический контакт разогревается, что приводит к тому, что он изгибается. Согнувшись, он соединяется с неподвижным контактом.
• Как только контакты соединились, ток в цепи мгновенно вырастает (в 2-3 раза). Его ограничивает только дроссель.
• За счет резкого скачка очень быстро разогреваются электроды.
• Биметаллическая пластина стартера остывает и разрывает контакт.
• В момент разрыва контакта возникает резкий скачок напряжения на дросселе (самоиндукция). Этого напряжения достаточно для того, чтобы электроны пробили аргоновую среду. Происходит розжиг и постепенно лампа выходит на рабочий режим. Он наступает после того, как испарилась вся ртуть.

Рабочее напряжение в лампе ниже сетевого, на которое рассчитан стартер. Потому после розжига он не срабатывает. В работающем светильнике его контакты разомкнуты и он никак в ее работе не участвует.

Эта схема называется еще электромагнитный балласт (ЭМБ), а схема работы электромагнитное пускорегулирующее устройство — ЭмПРА. Часто это устройство называют просто дросселем.

Один из ЭмПРА

Недостатков у этой схемы подключения люминесцентной лампы достаточно:

• пульсирующий свет, который негативно сказывается на глазах и они быстро устают;
• шумы при пуске и работе;
• невозможность запуска при пониженной температуре;
• длительный старт — от момента включения проходит порядка 1-3 секунд.

Две трубки и два дроссели

В светильниках на две лампы дневного света два комплекта подключаются последовательно:

• фазный провод подается на вход дросселя;
• с выхода дросселя идет на один контакт лампы 1, со второго контакта уходит на стартер 1;
• со стартера 1 идет на вторую пару контактов той же лампы 1, а свободный контакт соединяют с нулевым проводом питания (N);

Так же подключается вторая трубка: сначала дроссель, с него — на один контакт лампы 2, второй контакт этой же группы идет на второй стартер, выход стартера соединяется со второй парой контактов осветительного прибора 2 и свободный контакт соединяется с нулевым проводом ввода.

Схема подключения на две лампы дневного света

Та же схема подключения двухлампового светильника дневного света продемонстрирована в видео. Возможно, так будет проще разобраться с проводами.

Схема подключения двух ламп от одного дросселя (с двумя стартерами)

Практически самые дорогие в этой схеме — дросселя. Можно сэкономить, и сделать двухламповый светильник с одним дросселем. Как — смотрите в видео.

Электронный балласт

Все недостатки описанной выше схемы стимулировали изыскания. В результате была разработана схема электронного балласта. Она которая подает не сетевую частоту в 50Гц, а высокочастотные колебания (20-60 кГц), тем самым убирая очень неприятное для глаз мигание света.

Один из электронных балластов — ЭПРА

Выглядит электронный балласт как небольшой блок с выведенными клеммами. Внутри находится одна печатная плата, на которой собрана вся схема. Блок имеет небольшие габариты и монтируется в корпусе даже самого небольшого светильника. Параметры подобраны так, что пуск происходит быстро, бесшумно. Для работы больше никаких устройств не надо. Это так называемая безстартерная схема включения.

На каждом устройстве с обратной стороны нанесена схема. По ней сразу понятно, сколько ламп к нему подключается. Информация продублирована и в надписях. Указывается мощность ламп и их количество, а также технические характеристики устройства. Например, блок на фото выше обслуживать может только одну лампу. Схема ее подключения есть справа. Как видите, ничего сложного нет. Берете провода, соединяете проводниками с указанными контактами:

• первый и второй контакты выхода блока подключаете к одной паре контактов лампы:
• третий и четвертый подаете на другую пару;
• ко входу подаете питание.

Все. Лампа работает. Ненамного сложнее схема включения двух люминесцентных ламп к ЭПРА (смотрите схему на фото ниже).

Преимущества электронных балластников описаны в видео.

Такое же устройство вмонтировано в цоколь ламп дневного света со стандартными патронами, которые еще называют «экономлампами». Это аналогичный осветительный прибор, только сильно видоизмененный.

Я уже не раз говорил что множество вещей которые нас окружают могли бы быть реализованы гораздо раньше, но почему-то вошли в наш быт совсем недавно. Все мы сталкивались с люминесцентными лампами – такими белыми трубками с двумя штырьками на торцах. Помните, как они раньше включались? Вы нажимаете клавишу, лампа начинает промаргивать и наконец, входит в свой обычный режим. Это реально раздражало, поэтому дома подобные штуковины не ставили. Ставили в общественных местах, на производстве, в офисах, в цехах заводов — они действительно экономичные по сравнению с обычными лампами накаливания. Вот только моргали они с частотой 100 раз в секунду и многие это моргание замечали, что раздражало еще больше. Ну и еще для запуска к каждой лампе полагался пускорегулирующий дроссель, такая себе, железячка с массой под килограмм. Если он был собран недостаточно качественно, то довольно мерзко жужжал, тоже с частотой 100 герц. А если в помещении где вы работаете таких ламп десятки? Или сотни? И все эти десятки синфазно включаются-выключаются 100 раз в секунду и дросселя жужжат, пусть и не все. Неужели это никак не воздействовало?

Но, в наше время можно сказать, что эпоха жужжащих дросселей и моргающих (как при старте, так и при работе) ламп закончилась. Сейчас они включаются сразу и для человеческого глаза их работа выглядит совершенно статичной. Причина – вместо тяжелых дросселей и периодически залипающих стартеров в оборот вошли ЭПРА – электронные пускорегулирующие аппараты. Маленькие и легкие. Однако при одном лишь взгляда на их электрическую схему, возникает вопрос: а что мешало наладить их массовый выпуск еще в конце 70-начале 80х годов? Ведь вся элементная база была уже тогда. Собственно, кроме двух высоковольтных транзисторов там задействованы самые простые детали, буквально копеечной стоимости, которые были и в 40-е годы. Ну ладно СССР, тут производство слабо реагировало на технический прогресс (например, ламповые телеки были сняты с производства только в конце 80-х годов), но на Западе?

Итак, по порядку…

Стандартная схема включения люминесцентной лампы была, как и практически всё в ХХ веке, придумана американцами накануне Второй Мировой войны и включала в себя кроме лампы, уже упоминаемые нами дроссель и стартер. Да, еще параллельно сети вешали конденсатор для компенсации фазового сдвига вносимого дросселем или выражаясь еще более простым языком, для коррекции коэффициента мощности.

Дросселя и стартеры

Принцип работы всей системы довольно хитрый. В момент замыкания кнопки включения по цепи сеть-кнопка-дроссель-первая спирать-стартер-вторая спираль-сеть начинает течь слабый ток – примерно 40-50 мА. Слабый потому, что в начальный момент сопротивление промежутка между контактами стартера достаточно велико. Однако этот слабый ток вызывает ионизацию газа между контактами и начинает резко возрастать. От этого электроды стартера разогреваются, а поскольку один из них биметаллический, то есть состоит из двух металлов с разной зависимостью изменений геометрических параметров от температуры (разным коэффициентом теплового расширения — КТР) то при нагреве пластина из биметалла изгибается в сторону металла с меньшим КТР и замыкается с другим электродом. Ток в цепи резко возрастает (до 500-600 мА), но всё же его скорость роста и конечная величина ограничены индуктивностью дросселя, собственно индуктивность – это и есть свойство препятствовать мгновенному индуктивность тока. Поэтому дроссель в данной схеме официально называется «аппарат пускорегулирующий». Этот большой ток разогревает спирали лампы которые начинают излучать электроны и подогревать газовую смесь внутри баллона. Сама лампа наполнена аргоном и парами ртути – это важное условие возникновения стабильного разряда. Само собой, что при замыкании контактов в стартере прекращается разряд в нем. Весь описанный процесс на самом деле занимает доли секунды.

Теперь начинается самое интересное. Остывшие контакты стартера размыкаются. Но в дросселе уже запасена энергия равная половина произведения его индуктивности на квадрат тока. Она не может мгновенно исчезнуть (см. выше про индуктивность), а потому вызывает появление в дросселе ЭДС самоиндукции (проще говоря – импульса напряжения примерно в 800-1000 вольт для 36-ваттной ламы в 120 см. длиной). Складываясь с амплитудным сетевым напряжением (310 В), оно создает на электродах лампы напряжение достаточное для пробоя – то есть для возникновения разряда. Разряд в лампе создает ультрафиолетовое свечение паров ртути, а оно в свою очередь воздействует на люминофор и заставляет его светиться в видимом спектре. При этом еще раз напомним, дроссель, имея индуктивное сопротивление, препятствует неограниченному возрастанию тока в лампе, что привело бы к ее разрушению или срабатыванию защитного автомата в вашем жилище или другом месте где эксплуатируются подобные лампы. Заметим, что лампа не всегда зажигается с первого раза, иногда нужно несколько попыток чтобы она вошла в устойчивый режим свечения, то есть те процессы которые мы описали, повторяются 4-5-6 раз. Что, действительно, довольно неприятно. После того как лампа вошла в режим свечения ее сопротивление становится значительно меньшим чем сопротивление стартера поэтому его можно вытащить, лампа при этом будет продолжать светиться. Ну и еще, если вы разберете стартер, то увидите что параллельно его выводам подключен конденсатор. Он нужен для ослабление радиопомех создаваемых контактом.

Итак, если совсем кратко и без углубления в теорию, скажем, что включается люминесцентная лампа большим напряжением, а удерживается в светящемся состоянии значительно меньшим (например включается при 900 вольтах, светится при 150). То есть любое устройство включения люминесцентной лампы – это устройство создающее большое напряжение включения на ее концах, а после зажигания лампы уменьшающее его до определенной рабочей величины.

Эта американская схема включения была фактически единственной и только лет 10 назад ее монополия стала стремительно рушиться – на рынок массово вошли Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА). Они позволили не просто заменить тяжелые жужжащие дроссели, обеспечить мгновенное включение лампы, но и ввести массу других полезных вещей таких как:

— мягкий пуск ламы – предварительный прогрев спиралей что резко увеличивает срок эксплуатации лампы

— преодоление мерцания (частота питания лампы значительно выше 50 Гц)

— Широкий диапазон входного напряжения 100…250 В;

— понижение энергопотребления (до 30%) при неизменном световом потоке;

— увеличение среднего срока службы ламп (на 50%);

— защиту от скачков напряжения;

— обеспечить отсутствие электромагнитных помех;

— отсутствие бросков коммутационных токов (важно, когда одновременно включается много ламп)

— автоматическое отключением дефектных ламп (это важно, устройства часто бояться работы на холостом ходу)

— КПД качественного ЭПРА — до 97%

— регулирование яркости ламп

Но! Все эти вкусняшки реализованы только в дорогих ЭПРАх. И вообще, не всё так безоблачно. Точнее – может быть всё и было бы безоблачно, если бы схемы ЭПРов сделать по-настоящему надежными. Ведь представляется очевидным, что электронный балласт (ЭПРА) должен быть во всяком случае не менее надежным чем дроссель, особенно если он стоит в 2-3 раза дороже. В «бывшей» схеме состоящей из дросселя, стартера и самой лампы как раз именно дроссель (пускорегулирующий элемент) был самым надежным и, в общем, при качественной сборке мог работать практически вечно. Советские дросселя 60-х годов работают до сих пор, они большие и намотаны довольно толстым проводом. Аналогичные по параметрам импортные дроссели даже таких известных фирм как «Philips» работают не столь надежно. Почему? Вызывает подозрение очень тонкий провод которым они намотаны. Ну и сам сердечник значительно меньше по объему чем у первых советских дросселей, оттого эти дросселя очень сильно нагреваются, что, наверное, тоже влияет на надежность.

Да, так вот, как мне представляется, ЭПРА, во всяком случае дешевые – то есть стоимостью до 5-7 долларов за штуку (что выше чем у дросселя), сделаны заведомо ненадежными. Нет, они могут работать годами и может даже будут работать вечно, но тут как в лотерее – вероятность проигрыша куда выше чем выигрыша. Дорогие ЭПРА сделаны условно-надежными. Почему «условно» мы расскажем чуть позже. Начнем же свой маленький обзор с дешевых. Как по мне, так они составляют 95% покупаемых балластов. А может и почти 100%.

Рассмотрим несколько таких схем. Кстати, все «дешевые» схемы практически одинаковы по конструкции, хотя есть нюансы.

Дешевые электронные балласты (ЭПРА). 95% продаж.

Подобного типа балласты стоимостью в 3-5-7 долларов просто включают лампу. В этом состоит их единственная функция. Никаких других полезных наворотов не имеют. Я срисовал пару схем чтобы объяснить как работает это новомодное чудо, хотя как мы говорили выше, принцип работы такой же как и в «классическом» дроссельном варианте — зажигаем большим напряжением, удерживаем малым. Вот только реализован он по-другому.

Все схемы электронных балластов (ЭПРА) которые я держал в руках – и дешевые и дорогие — представляли собой полумост – различались только варианты управления и «обвязка». Итак, переменное напряжение 220 вольт выпрямляестя диодным мостом VD4-VD7 и сглаживается конденсатором C1. Во входных фильтрах дешевых электронных балластов, из-за экономии цены и места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Гц, притом, что расчет примерно таков: 1 ватт лампы – 1 мкФ емкости фильтра. В этой схеме 5,6 мкФ на 18 ватт, то есть явно меньше чем надо. Оттого (хотя и не только поэтому), кстати, лампа светится визуально тусклее чем от дорогого балласта на ту же мощность.

Дальше через высоокоомный резистор R1 (1,6 МОм) начинает заряжаться конденсатор С4. Когда напряжение на нем превысит порог срабатывания двунаправленного динистора СD1 (примерно 30 вольт), он пробивается и на базе транзистора T2 появляется импульс напряжения. Открытие транзистора дает старт работе полумостового автогенератора образованного транзисторами Т1 и T2 и трансформатором TR1 c управляющими обмотками включенными противофазно. Обычно эти обмотки содержат по 2 витка, а выходная обмотка 8-10 витков провода.

Диоды VD2-VD3 гасят отрицательные выбросы возникающие на обмотках управляющего трансформатора.

Итак, генератор запускается на частоте близкой к резонансной частоте последовательного контура образованного конденсаторами С2, С3 и дросселем С1. Эта частота может быть равна 45-50 кГц, во всяком случае более точно у меня ее измерить не получилось, не было под рукой запоминающего осцилографа. Обратим внимание, что емкость конденсатора С3 включенного между электродами лампы примерно в 8 раз меньше чем емкость конденсатора С2, следовательно, скачек напряжения на нем во столько же раз выше (так как в 8 раз больше емкостное сопротивление – чем выше частота, тем больше емкостное сопротивление на меньшей емкости). Вот почему напряжение такого конденсатора всегда выбирается не менее 1000 вольт. Одновременно по этой же цепи идет и ток, разогревающий электроды. Когда напряжение на конденсаторе С3 достигнет определенной величины, происходит пробой и лампа зажигается. После зажигания ее сопротивление становится значительно меньшим сопротивления конденсатора С3 и он на дальнейшую работу никакого влияния не оказывает. Частота генератора также понижается. Дроссель L1 как и в случае с «классическим» дросселем теперь выполняет функцию ограничения тока, но поскольку лампа работает на высокой частоте (25-30 кГц), то размеры его во много раз меньше.

Внешний вид балласта. Видно, что в плату не впаяны некоторые элементы. Например там, куда я после ремонта впаял токоограничительный резистор, стоит проволочная перемычка.

Еще одно изделие. Неизвестного производителя. Здесь не пожертвовали 2 диода чтобы сделать «искусственный ноль».

«Севастопольская схема»

Есть такое мнение что дешевле чем сделают китайцы не сделает никто. Я тоже был в этом уверен. Уверен до тех пор, пока мне в руки не попали ЭПРА некоего «севастопольского завода» — во всяком случае человек который их продавал, сказал именно так. Рассчитаны они были на лампу 58 W то есть 150 см длины. Нет, не скажу что они не работали или работали хуже чем китайские. Они работали. Лампы от них светились. Но…

Даже самые дешевые китайские балласты (ЭПРА) – это пластмассовый корпус, плата с отверстиями, маска на плате со стороны печатного монтажа и обозначение — где какая деталь со стороны монтажа. «Севастопольский вариант» был лишен всех этих избыточностей. Там плата была одновременно и крышкой корпуса, в плате (по этой причине) не было никаких отверстий, не было никаких масок, никаких нанесенных обозначений, детали были размещены со стороны печатных проводников и всё что можно было выполнено из SMD-элементов, чего я никогда не видел даже в самых дешевых китайских устройствах. Ну и сама схема! Я пересмотрел их великое множество, но никогда не видел ничего похожего. Нет, вроде всё как у китайцев: обычный полумост. Вот только назначение элементов D2-D7 и странное подключение базовой обмотки нижнего транзистора мне решительно непонятно. И еще! Создатели этого чудо-устройства совместили трансформатор полумостового генератора с дросселем! Просто намотали обмотки на Ш-образный сердечник. До такого не додумался никто, даже китайцы. В общем, эту схему проектировали или гении или люди альтернативно-одаренные. С другой стороны, если они так гениальны, ну почему не пожертвовать пару центов для введения токоограничительного резистора предотвращающего бросок тока через конденсатор фильтра? Да и на варистор для плавного разогрева электродов (тоже центы) — могли бы разориться.

В СССР

Приведенная выше «американская схема» (дроссель + стартер + люминесцентная лампа) работает от сети переменного тока частотой 50 герц. А если ток постоянный? Ну, например, лампу надо запитать от аккумуляторов. Тут уже электромеханическим вариантом не обойдешься. Нужно «лепить схему». Электронную. И такие схемы были, например в поездах. Мы все ездили в советских вагонах разной степени комфортности и видели там эти люминесцентные трубки. Но они питались постоянным током напряжением в 80 вольт, такое напряжение выдает вагонный аккумулятор. Для питания была разработана «та самая» схема – полумостовой генератор с последовательной резонансной цепью, а для предотвращения бросков тока через спирали ламп введен терморезистор прямого подогрева ТРП-27 с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Схема, надо сказать, отличалась исключительной надежностью, а чтобы переделать ее в балласт для сети переменного тока и использовать в быту, нужно было по сути добавить диодный мост, сглаживающий конденсатор и немного пересчитать параметры некоторых деталей и трансформатора. Единственное «но». Такая штуковина получилось бы довольно дорогой. Я думаю, ее стоимость была бы не меньше 60-70 советских рублей, при стоимости дросселя в 3 рубля. В основном, из-за высокой стоимости в СССР мощных высоковольтных транзисторов. И еще эта схема издавала довольно неприятный высокочастотный писк, не всегда, но иногда его можно было услышать, возможно, со временем менялись параметры элементов (подсыхали конденсаторы) и частота работы генератора понижалась.

Схема питания люминесцентных ламп в поездах в хорошем разрешении

Дорогие электронные балласты (ЭПРА)

В качестве примера простого «дорогого» балласта можно привести изделие фирмы TOUVE. Он работал в системе освещения аквариума, проще говоря – от него питались две ламы зеленого свечения по 36 ватт. Хозяин балласта сказал мне, что эта штука какая-то особенная, специально разработанная для освещения аквариумов и террариумов. «Экологичная». В чем там экологичность я так и не понял, другое дело что этот «экологический балласт» не работал. Вскрытие и анализ схемы показал, что по сравнению с дешевыми она существенно усложнена, хотя принцип – полумост + запуск через тот самый динистор DB3 + последовательная резонансная цепь – сохранен в полном объеме. Поскольку лампы две, то мы видим два резонансных контура T4C22C2 и T3C23C5. Холодные спирали ламп от броска тока защищают терморезисторы PTS1, PTS2.

Правило! Если вы покупаете экономную лампу или вот электронный балласт, проверьте как включается эта самая лампа. Если мгновенно – балласт дешевый, что бы вам там про него не рассказывали. В более менее нормальных, лампа должна включаться после нажатия кнопки примерно через 0,5 секунд.

Дальше. Входной варистор RV защищает конденсаторы фильтра питания от броска тока. Схема оснащена фильтром питания (обведен красным) – он препятствует попаданию высокочастотных помех в сеть. Корректор коэффициента мощности (Power Factor Correction) обведен зеленым контуром, но в данной схеме он собран на пассивных элементах, что отличает ее от самых дорогих и навороченных, где коррекцией управляет специальная микросхема. Об этой важной проблеме (коррекции коэффициента мощности) мы поговорим в одном из следующих статей. Ну и еще добавлен узел защиты в аномальных режимах – в этом случае прекращается генерация путем замыкания тиристором SCR базы Q1 на землю.

Скажем, дезактивация электродов или нарушение герметичности трубки, приводят к возникновению «открытой схемы» (лампа не зажигается), что сопровождаются значительным ростом напряжения на пусковом конденсаторе и ростом тока балласта на частоте резонанса, ограниченными лишь добротностью контура. Длительная работа в этом режиме ведет к повреждению балласта за счет перегрева транзисторов. Вот в этом случае и должна сработать защита — тиристор SCR замыкает базу Q1 на землю прекращая генерацию.

Видно, что данное устройство по размерам гораздо больше чем дешевые балласты, но после ремонта (вылетел один из транзисторов) и восстановления, выяснилось что эти самые транзисторы нагреваются, как мне показалось, сильнее чем надо, примерно до 70 градусов. Почему бы не поставить небольшие радиаторы? Я не утверждаю что транзистор вылетел из-за перегрева, но возможно работа на повышенных температурах (в закрытом корпусе) послужила провоцирующим фактором. В общем, поставил я небольшие радиаторы, благо место есть.

Люминесцентные лампы, называемые также лампами дневного света, нашли свое широкое применение, благодаря большому количеству преимуществ перед обычными лампочками накаливания. Их основное преимущество заключается в экономичности, поскольку в отличие от стандартных лампочек накаливания, они практически не нагреваются. Известно, что в обычных лампах огромное количество энергии превращается в тепло, которое никому не нужно.

Одним из достоинств люминесцентных лампочек является возможность самостоятельного выбора цветового спектра. Наибольшей популярностью пользуются лампы белого цвета, которые носят название холодного цвета. Однако, очень многим нравятся теплые тона, приближающиеся по своим качествам к солнечному свету.

Варианты подключения ламп

Схема подключения лампы дневного света напрямую связана с ее устройством. Основными составляющими частями классической люминесцентной лампочки являются непосредственно сам светящийся элемент, пусковой элемент - стартер и, наконец, дроссель. В состав светильника входит колба, заполненная парами ртути. По краям, с обеих сторон, расположены нити накаливания, изготовленные из вольфрама. Внутренняя поверхность стеклянной колбы покрыта специальным веществом - люминофором.

Основные функции элементов лампы

Функция дросселя состоит в образовании высокого импульса напряжения в самом начале зажигания лампочки. Основным назначением стартера является разрыв и соединение цепи. Он состоит из конденсатора и колбы, заполненной инертным газом. Внутри колбы расположены два контакта - биметаллический и металлический. Подведенное напряжение, воздействуя на биметаллический контакт, нагревает его. В результате, происходит изменение формы и последующее соприкосновение с металлическим контактом. В конечном итоге, происходит замыкание цепи и включение света. Все эти процессы тесно взаимосвязаны между собой.

При замыкании цепи выключателем, происходит подача напряжения на стартер. После замыкания, в самой лампочке происходит нагрев вольфрамовых спиралей. После нагрева и начала фотоэлектронной эмиссии, стартер приходит в отключенное состояние. В момент отключения стартера, в действие вступает дроссель, после чего, в результате импульса, внутри образуется разряд электрической дуги. Таким образом, лампа оказывается включенной. Люминофор, в свою очередь, превращает невидимый ультрафиолет в видимую часть спектра.

Дроссельная схема подключения лампы дневного света, самая простая и наиболее распространенная. Тем не менее, в настоящее время разработано много вариантов схем без применения дросселя. Схемы люминесцентных ламп постоянно развиваются и совершенствуются.

Подключение двух ламп через один дроссель