Как позвонить балласт

Лампы дневного света, несмотря на популяризацию светодиодного освещения, до сих пор остаются одним из распространенных видов осветительных приборов в домах, гаражах и производственных помещениях.

Когда такой светильник перестает гореть, первым делом грешат на саму лампочку или стартер. А если они не виноваты, как проверить другой не менее важный элемент – дроссель?

Во-первых, определимся, что же такое дроссель или как его еще называют балласт. По сути, это обыкновенная катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником.

Вот так она выглядит в разрезе.

В схемах балласт нужен для трех функций:

Подключается он последовательно, а параллельно ему монтируется стартер.

Стартер необходим для поджига лампы.

Как работает лампа дневного света

Напряжение, которое подводится к спиральным электродам на концах лампы, изначально недостаточно для ее розжига. И тут на помощь приходит дроссель и стартер.

После появления напряжения в стартере, внутри образуется разряд, который нагревает биметаллический электрод.

Из-за нагрева форма электрода меняется и происходит его замыкание.

В результате чего, резко возрастает ток и электроды раскаляются. Ток ограничивается только сопротивлением самого дросселя.

У стартера контакты постепенно остывают и размыкаются. При размыкании, благодаря дросселю, в лампе возникает эффект самоиндукции, с образованием высоковольтного импульса и электрического разряда напряжением до 1000В.

От этого разряда создается ультрафиолетовое свечение ртутных паров, которыми заполнена колба. Оно оказывает воздействие на люминофор, и только благодаря ему, мы и можем различать свет в привычном для нас спектре.

Если для кого-то это объяснение слишком заумно, то вот одно из самых простых и понятных видео, объясняющих на доступном всем языке, как же работает лампа ЛДС.

Получается, что сам процесс включения люминесцентной лампы дневного света довольно длителен и занимает 5 этапов:

Как видно из процесса запуска, при неисправности ламп, виноватыми могут быть три элемента:

При этом, чаще всего повреждаются лампочки и стартера – из-за перегоревших вольфрамовых нитей и конденсаторов.

Узнать об этом проще всего – заменив стартер или лампочку. Тем более, что стоят они копейки. А вот как быстро узнать о неисправности дросселя?

Как проверить дроссель ПРА без мультиметра

Без специальных измерительных приборов о неисправности ПРА может свидетельствовать эффект огненной змейки. Вы визуально сможете наблюдать ее внутри лампы.

О чем это говорит? А говорит это в первую очередь о том, что есть превышение максимально допустимого тока. Из-за чего заряд потерял стабильность.

Также может наблюдаться неустойчивое свечение или мерцание лампы. При поломке балласта, светильник не загорится с первого раза.

В результате, стартер будет постоянно запускаться и отключаться, запускаться и отключаться. От таких частых пусков, возле спиралей на концах лампы появляются почернения.

Еще один способ проверки без измерительных приборов и мультиметра – контрольная лампочка. Мощность ее должна быть примерно такой же, как и мощность самого дросселя.

Подключаете ее последовательно по следующей схеме с ПРА и смотрите как она светит.

Проверка балласта ПРА мультиметром

Но чтобы точно убедиться в повреждении дросселя, все таки лучше воспользоваться мультиметром и провести замеры.

Повреждение дросселя может быть пяти видов:

Какой-то из проводов, которым намотан дроссель может просто оборваться. Выявляется это легко.

Переводите мультиметр в режим измерения сопротивления и касаетесь щупами выводов дросселя. Если высвечиваются показания ”бесконечность” это и свидетельствует об обрыве.

При замерах только не касайтесь голых кончиков щупов руками. Иначе замерите сопротивление своего тела, а не дросселя.

Кстати, обрыв из всех видов поломок, выявить проще всего. Это можно сделать даже без мультиметра, с помощью обычной индикаторной отвертки.

Ничего выключать и разбирать не нужно, провода тоже не отсоединяются. Если индикатор светится во входной клемме ПРА:

а на выходе свечения нет:

то считайте что обрыв вы нашли.

Некоторые дросселя могут иметь не одну, а две обмотки. В нормальном режиме они должны быть изолированы между собой.

Но изоляция может высохнуть или нарушиться.

Чтобы узнать о замыкании, мультиметром проверьте выводы не одной, а разных обмоток. Если у вас высветятся непонятно малые цифры, то значит обмотки замкнуты.

Если дроссель у вас постоянно грелся, то его лакированная изоляция проводов, могла высохнуть. И один или несколько близлежащих витков, просто спекутся между собой.

Найти такое повреждение очень трудно, даже при помощи мультиметра.

Нужно точно знать изначальные значения сопротивления обмотки, чтобы было с чем сравнивать. Если у вас замкнулись один или два витка, то разницу обычным тестером вы и не увидите.

Найти витковое замыкание можно при спекании достаточно большого количества проводников. Тогда разницу будет видно сразу.

Нормальный (не китайский дроссель), имеет примерно следующие сопротивления:

Сердечник дросселя выполнен из ферромагнитных материалов. А они (ферриты), довольно капризны сами по себе.

При эксплуатации, на поверхности запросто могут образоваться трещинки или сколы. Если такое произошло, значит у дросселя изменятся параметры катушек индуктивности.

Еще в сердечниках из-за механических нагрузок могут измениться специальные зазоры.

Проверить индуктивность дросселя можно не всеми мультиметрами. Большинство к сожалению, такой функции лишены.

Однако опять же, чтобы понять проблему, вам нужно знать первоначальные значения данной индуктивности.

О неисправности катушки может свидетельствовать ее нулевое сопротивление относительно корпуса. Здесь ничего сложного в проверке нет.

Один щуп мультиметра подносите к металлическим частям корпуса, а другим касаетесь к выводам катушки дросселя.

Проверять можно и в режиме прозвонки цепи. Если звукового сигнала не будет, значит пробоя нет.

Повреждение электронного дросселя

А если балласт у вас электронный, как проверить его? ЭПРА как сокращенно их называют, уже не похож на индуктивную катушку.

Все современные модели выпускаются с электронными дросселями без стартеров.

ЭПРА расшифровывается как — электронная пуско-регулирующая аппаратура.
У нее множество электронных компонентов напаяны на плату и помещены в один корпус.

Прозвонить мультиметром всего лишь два конца здесь уже не получится. Придется последовательно шаг за шагом проверять все элементы схемы.

Начинать лучше с предохранителя. Вызваниваете его целостность в режиме прозвонки.

Далее осматриваете конденсаторы. У тех, которые в виде бочонков, можно определить повреждение даже визуально, по вздутию нижней части.

Еще внимательно проглядите все места пайки. Какие-то ножки могут отвалиться и контакт пропадет.

Диоды и транзисторы также проверяются мультиметром, после переключения его в соответствующий режим измерения.

Данные сопротивлений берите из таблиц в интернете, согласно их расцветки.

И сравнивайте с теми фактическими замерами, которые у вас получились.

В общем, чтобы проверить и отремонтировать электронный дроссель, понадобятся минимальные навыки радиолюбителя.

Вот очень хорошее и подробное видео по проверке каждого элемента на плате ЭПРА, с заменой поврежденных деталей на исправные. Тем более, что повреждений здесь оказалось не одно, а несколько.

Несмотря на бурное развитие полупроводниковых технологий, люминесцентные лампы продолжают широко использоваться. В этой статье мы выясним, что такое балласт для ламп. Узнаем, почему это обязательная деталь любого люминесцентного светильника. В дополнение разберемся в несложном ремонте этого пускорегулирующего узла.

Что такое балласт и для чего он нужен

Чтобы разобраться, для чего нужен балласт, необходимо понимать принцип работы люминесцентной лампы (ЛЛ). Рассмотрим ее устройство. Конструктивно любая люминесцентная лампа – стеклянная колба в виде трубки, в концы которой запаяны тугоплавкие спирали накаливания, являющиеся электродами. Колба заполнена инертным газом с небольшим добавлением металлической ртути. Изнутри она покрыта люминофором – веществом, способном излучать видимый свет при облучении его ультрафиолетом.

При подаче напряжения на электроды в колбе возникает тлеющий разряд. Поток электронов активирует атомы ртути, и те начинают излучать в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолет воздействует на люминофор, заставляя его ярко светиться в видимом спектре.

Сам ультрафиолет поглощается люминофором и стеклом колбы. Он не покидает пределов лампы. Это исключает вредное воздействие ультрафиолетового излучения на человека.

Теоретически все просто. На самом деле в холодной выключенной лампе при подаче рабочего напряжения на электроды разряда не произойдет, поскольку ртуть находится в конденсированном состоянии, а сопротивление инертного газа между электродами слишком велико. При запуске ртуть начинает испаряться, сопротивление газового промежутка между электродами резко падает, и тлеющий разряд в колбе переходит в неуправляемый дуговой. Для нормальной работы лампы необходимо выполнение двух условий:

1. Запуск.
2. Поддержание рабочего тока через колбу.

Этим и занимаются балласты, или пускорегулирующие аппараты (ПРА). Без них ни одна люминесцентная лампа работать не может.

к содержанию ↑

Разновидности

Первоначально в качестве ПРА для люминесцентной лампы использовались электромагнитные дроссели (балласты) со стартерами. Этот комплект назывался электромагнитным пускорегулирующим аппаратом – ЭмПРА. Позже появились электронные аналоги ЭмПРА на транзисторах и микросхемах, выполняющие ту же функцию. Они получили название ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат), или просто «электронный балласт». Рассмотрим конструкцию и принцип работы этих пускорегулирующих устройств.

Нередко под ЭмПРА подразумевают только электромагнитный дроссель, что не совсем верно. ЭмПРА – это дроссель и стартер – два отдельных узла.

Электромагнитный

ЭмПРА – это обычный дроссель – катушка, намотанная на магнитопроводе, и газоразрядная малогабаритная лампочка со встроенными биметаллическими контактами (рабочими электродами).

Рассмотрим процессы, происходящие в светильнике с ЭмПРА. При включении в колбе стартера зажигается разряд, который нагревает электроды из биметалла. В результате электроды замыкаются и подключают к питающей сети через дроссель спирали электродов ЛЛ. При этом тлеющий разряд в колбе лампочки-стартера гаснет.

Спирали люминесцентной лампы разогреваются, их способность испускать электроны многократно увеличивается. После остывания контактов стартера они размыкаются. В результате на электродах ЛЛ появляется импульс высокого (до 1 кВ) напряжения, создаваемого самоиндукцией дросселя.

На схеме буквами обозначены:

• А – люминесцентная лампа.
• В – сеть переменного тока.
• С – стартер.
• D – биметаллические электроды.
• Е – искрогасящий конденсатор.
• F – нити накала катодов.
• G – электромагнитный дроссель (балласт).

Высокое напряжение пробивает газовый промежуток. В колбе ЛЛ начинается разряд. При этом ртуть переходит в парообразное состояние, сопротивление газового промежутка резко падает. Чтобы разряд не перешел в неуправляемый дуговой, ток через лампу ограничивается дросселем с большим индуктивным сопротивлением. Поэтому его называют балластом.

Электронный

Внешне электронный балласт для люминесцентных ламп похож на электромагнитный. У него серьезные конструктивные отличия и другой принцип работы.

Как видно на фото, в электронном балласте много радиоэлементов. Рассмотрим типовую структурную схему ЭПРА и узнаем, как он работает.

Переменное сетевое напряжение проходит через фильтр электромагнитных помех, выпрямляется, сглаживается и подается на инвертор. Задача инвертора – обеспечить напряжение для работы ЛЛ. Сформированное инвертором напряжение через схему ограничения тока (балласт) подается на лампу. Схема запуска служит только для пуска ЛЛ. После выполнения своей функции в дальнейшей работе она не участвует.

Узлы инвертора, балласта и пуска на структурной схеме разделены условно. Часто функции балласта выполняет инвертор, дополнительно являющийся стабилизатором тока. В некоторых схемах он играет роль стартера, самостоятельно принимая решение о подогреве спиралей лампы и о подаче на них запускающего высоковольтного импульса.

Более простые схемы запуска представляют собой обычный конденсатор, образующий со спиралями и выходными дросселями колебательный контур. Последний настроен на частоту работы инвертора. Возникающий при погашенной лампе резонанс повышает напряжение на электродах лампы до единиц и даже десятков киловольт и зажигает разряд в колбе без предварительного подогрева спиралей (холодный пуск).

Что даёт такая схема? Прежде всего, мерцание. Обычный электромагнитный дроссель питает лампу переменным током частотой 50 Гц. Люминофор имеет малую инерционность и в промежутках между полуволнами заметно теряет яркость свечения. В результате люминесцентная лампа заметно мерцает. Это плохо для зрения.

Особенно заметно мерцание на изношенных лампах, люминофор которых теряет свойства инерционности.

Инвертор, питающий ЛЛ, работает на частотах десятка и даже сотни кГц. При этом инерционности люминофора достаточно, чтобы «переждать» паузы между питающими импульсами без заметной потери яркости. То есть благодаря ЭПРА у люминесцентной лампы малый коэффициент пульсаций.

Далее электронная схема обеспечивает стабильным питанием лампу, даже если сетевое напряжение отличается от номинального. К примеру, ЭПРА POSVET (фото см. выше) позволяет работать ЛЛ при напряжении в сети от 195 до 242 В. У лампы, подключённой через ЭмПРА, при таких напряжениях либо сократится срок эксплуатации, либо она не запустится.

к содержанию ↑

Варианты схем подключения

Схему подключения люминесцентной лампы через электромагнитное пускорегулирующее устройство мы рассмотрели. Она стандартная и без вариаций. Обычно дополняется конденсатором, подключаемым параллельно светильнику. Он служит для снижения реактивной мощности, которую потребляет любая реактивная нагрузка, в том числе дроссель.

К одному дросселю можно подключить две люминесцентные лампы. При этом необходимо выполнить следующие условия:

1. ЛЛ имеют одинаковую мощность.
2. Мощность балласта равна сумме мощностей ЛЛ.
3. ЛЛ рассчитаны на рабочее напряжение 110 В (при питании от сети 220 В).
4. Стартеры рассчитаны на рабочее напряжение 110 В.

Схема подключения двух ламп к одному дросселю выглядит так (мощности дросселя 36 W  и ламп 2х18 W условные):

Важно! Для эффективной компенсации реактивной мощности необходимо подобрать конденсатор соответствующей емкости. Она зависит от мощности светильника. К примеру, для лампы 18 Вт необходим конденсатор емкостью 4.5 мкФ. В светильник с лампой 60 Вт устанавливается емкость 7 мкФ. Конденсаторы должны быть неполярными и рассчитаны на рабочее напряжение не ниже 400 В. Обычно используют бумажные конденсаторы МБГО и МГП.

Поскольку электронный балласт, как правило, имеет в составе пусковое устройство, подключить к нему ЛЛ проще. Для сборки светильника понадобятся лишь провода. Самый простой пример – одна лампа, один ЭПРА.

Существуют балласты, работающие с несколькими лампами. Для примера ниже приведены схемы подключения ЭПРА на 2 ЛЛ.

Схема подключения балласта, рассчитанного на работу с четырьмя ЛЛ, выглядит так:

Универсальные приборы в зависимости от схемы включения могут работать с произвольным количеством ЛЛ разной мощности.

Ремонт электронного балласта для люминесцентных ламп

Прежде чем ремонтировать балласт, убедитесь, что проблема не в самой лампе. Проверить исправность ЛЛ несложно. Для этого вынимаем ее из светильника и прозваниваем спирали катодов любым тестером в режиме измерения малых сопротивлений. Если у нас в руках так называемая КЛЛ, то для прозвонки спиралей ее придется разобрать. При проверке обеих спиралей прибор должен показать сопротивление от нескольких единиц до нескольких десятков Ом (зависит от мощности лампы).

Если хотя бы одна из спиралей не «звонится», лампа неисправна. На фото выше слева спираль исправна, справа – в обрыве. ЛЛ не работает и отремонтировать её невозможно.

Неисправность ЛЛ может заключаться в осыпании активного слоя, нанесенного на спирали, хотя они и будут звониться. При этом резко повышается напряжение пуска лампы и рабочее. Их ЭПРА обеспечить не может. Но такая неисправность не появляется мгновенно. Светильник начинает тяжело включаться, самопроизвольно перезапускаться и в результате тухнет вовсе.

Распространённые принципиальные схемы

Прежде чем перейти к ремонту, рассмотрим несколько распространённых схем электронных балластов для люминесцентных ламп. Начнём с самой простой. Она используется в светильниках небольшой мощности, включая компактные люминесцентные лампы (КЛЛ).

Схема простого балласта люминесцентной лампы

Сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом D3-D6 и сглаживается высоковольтным конденсатором С4. Пройдя через фильтр L2, С7, питает блокинг-генератор, собранный на транзисторах Q1, Q2 и трансформаторе Т1. Рабочая частота генератора обычно составляет 10-20 кГц. Импульсное напряжение, снятое с обмотки Т1, через дроссель L1 поступает на выводы катодов люминесцентной трубки LMP1. Вторые выводы катодов соединены через конденсатор С5.

После подачи на схему питания генератор запускается. Напряжение с частотой преобразования подается на катоды лампы. Пока разряда в колбе нет, напряжение проходит через спирали и С5. Емкость С5 подобрана такой, что она вместе со спиралями LMP1, дросселем L1 и обмоткой Т1 образует колебательный контур, настроенный на частоту работы генератора. В результате резонанса напряжение на катодах возрастает до 1 кВ. Происходит пробой газового промежутка в колбе – лампа запускается.

За счёт низкого сопротивления разряда в колбе конденсатор C5 шунтируется, резонанс срывается, и на электроды поступает рабочее напряжение, необходимое для ЛЛ. Ток через колбу LMP1 ограничивается дросселем L1.

Поскольку рабочая частота дросселя высока, он имеет скромные размеры по сравнению с электромагнитным балластом, функционирующим на частоте 50 Гц.

Эта схема обеспечивает холодный пуск лампы. То есть она зажигается без предварительного подогрева катодов и практически мгновенно. Это не оптимальный режим, поскольку резко сокращает срок службы ЛЛ. А теперь посмотрим на следующую схему.

В целом схема та же с аналогичным принципом работы. Сетевое напряжение выпрямляется, сглаживается и питает генератор, питающий, в свою очередь, ЛЛ. Но обратите внимание на терморезистор, подключённый параллельно пусковому конденсатору С3. Терморезистор имеет положительный ТКС (такой прибор еще называют позистором). Пока холодный, он обладает низким сопротивлением. При подаче питания на светильник позистор шунтирует С3 и резонанса не происходит – нити накала подогреваются рабочим напряжением, недостаточным для образования разряда в колбе LMP1.

Через некоторое время позистор разогревается протекающим через него током. Его сопротивление возрастает. Конденсатор С3 перестает шунтироваться, возникает резонанс. Напряжение на электродах увеличивается до 1 кВ. Происходит пробой газового промежутка в колбе – лампа запускается.

В дальнейшем при работе лампы часть тока протекает и через позистор, поддерживая его в разогретом состоянии, чтобы он не мешал работе ЛЛ. Это снижает КПД конструкции (на разогрев позистора тратится энергия), но расходы эти незначительны – сопротивление нагретого терморезистора велико, а ток через него мал. Кроме того, они оправданы многократно увеличенным сроком службы люминесцентной лампы за счёт ее «правильного» запуска.

В завершение рассмотрим более сложную и «умную» схему ЭПРА, собранную на специализированной микросхеме. Примерно о таком балласте шла речь в разделе «Варианты схем подключения». Там он позиционировался как универсальный и мог работать с произвольным количеством ЛЛ разной мощности (от 1 до 4).

Для понимания принципа его работы нам понадобятся схемы вариантов подключения ламп к этому балласту.

Работа такого балласта с ЛЛ делится на три этапа:

1. Предварительный разогрев катодов.
2. Пуск.
3. Рабочий режим.

После включения питания генератор, собранный на микросхеме D1, запускается на частоте около 65 кГц. Сигнал генератора через силовой ключ, собранный по полумостовой схеме на транзисторах VT2, VT3, подаётся на трансформатор Т2 и далее на спирали катодов ЛЛ, предварительно их разогревая.

Через опредёленное время (регулируется резистором R13) частота генератора начинает понижаться. Как только она снизится до резонансной частоты, на которую настроен контур L2С16, напряжение на катодах лампы возрастёт до 800 В. В колбе произойдёт разряд – ЛЛ запустилась. При этом на выводе 13 D1 появится напряжение, запускающее третий этап – рабочий.

Если напряжение на выводе 13 микросхемы не появилось, а на выводе 1 упало ниже 0.8 В, процесс розжига повторяется. При нескольких неудачных попытках розжига ЭПРА прекращает свою работу и отключает неисправную лампу. То же самое произойдёт при попытке запустить ЭПРА без лампы.

При удачном пуске частота генератора понижается до рабочей (устанавливается резистором R12). Ток через лампу стабилизируется и поддерживается на заданном уровне даже при значительных колебаниях величины питающего напряжения (для этой схемы – от 110 до 250 В). На элементах T1 и VT1 собран корректор активной мощности, снижающий реактивную составляющую.

Типовые неисправности и их устранение

Теперь проведём ремонт балласта люминесцентной лампы своими руками. Сложную неисправность мы не устраним – для этого потребуются определённые знания и приборы, но с проблемами попроще справимся. Посмотрим, что чаще всего ломается из того, что мы можем найти и исправить:

• некачественный монтаж;
• предохранитель;
• высоковольтный конденсатор;
• выпрямительный мост;
• силовой транзистор;
• дроссель/трансформатор.

Итак, разбираем пускорегулирующее устройство и делаем визуальный осмотр. Все элементы, дорожки и пайки должны быть в хорошем состоянии – без следов деформации, потемнения, разрушения и обугливания. На фото ниже отлично видны (слева направо и сверху вниз):

• некачественная пайка;
• вздутие сглаживающего конденсатора;
• сгоревший дроссель;
• пробитый транзистор (часть корпуса вырвана).

Если находим такие элементы, меняем их. Обнаруживаем непропай – лудим и пропаиваем.

Теперь посмотрим, как выглядят вышеперечисленные элементы на плате драйвера. В зависимости от модели прибора они могут располагаться в другом месте, но различия обычно незначительны. Найти нужный элемент нетрудно.

На фото цифрами обозначены:

• 1 – предохранитель;
• 2 – диодный мост;
• 3 – сглаживающий конденсатор;
• 4 – силовые транзисторы;
• 5 – импульсный трансформатор;
• 6 – дроссель.

Теперь берем в руки тестер и проверяем предохранитель (если он есть), не выпаивая его из схемы. Прибор в режиме измерения низкого сопротивления или проверки диодов должен показать ноль. В противном случае предохранитель неисправен.

Выпрямительный мост. Он может быть собран как на отдельных диодах, так и представлять собой сборку из четырех диодов в одном корпусе. На фото ниже такая сборка отмечена стрелкой.

В любом случае прозваниваем каждый диод в обоих направлениях тестером, включённым в режим проверки полупроводников. В одном направлении прибор должен показать падение напряжения порядка нескольких сот милливольт, в другом – бесконечность. Диоды перед проверкой выпаивать не нужно.

Конденсатор. Этот элемент выглядит как небольшой бочонок рядом с выпрямительным мостом. Даже если с виду он исправен (не вздулся и не взорвался), стоит его проверить. Для этого выпаиваем конденсатор из схемы и прозваниваем в режиме проверки диодов, предварительно кратковременно замкнув его выводы, чтобы разрядить.

В первый момент прибор покажет малые значения падения напряжения. По мере зарядки конденсатора они будут увеличиваться. Если показания прибора низкие и не изменяются, конденсатор пробит. Если мультиметр показывает бесконечность, то конденсатор в обрыве. В обоих случаях элемент меняем.

Транзисторы. Их для проверки тоже придется выпаять. Переводим мультиметр в режим проверки диодов и прозванивам транзистор между выводами база-коллектор и база-эмиттер в обоих направлениях. В одну сторону прибор покажет падение напряжения порядка нескольких сотен милливольт, в другую – бесконечность. Выводы коллектор-эмиттер на должны звониться вообще – в обе стороны бесконечность.

Это все, чем мы можем помочь электронному балласту. Для выявления и устранения более сложных неисправностей потребуется помощь специалиста.

Мы выяснили, для чего нужен балласт люминесцентной лампе. Узнали, какими эти балласты бывают, как работают, научились устранять распространенные неисправности этого электронного узла.

Предыдущая

ЛюминесцентныеПравила хранения люминесцентных ламп на предприятиях

Следующая

ЛюминесцентныеДля чего нужен стартер в люминесцентных лампах

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

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.

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.

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.

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.

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 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!

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

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.

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.

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.

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.

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 преднаначен. 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.

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

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

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.

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.

Европейские требования к осветительным устройствам, эл. лампам

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:

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.

Кроме того, что показано в таблице, электронные балласты серии Helvar EL-ngn еще обладают общими для всех характеристиками. Перечислим их в следующей таблице.

Кроме этих балластов, характеристики которых мы показали в таблице в ассортименте Helvar есть еще много моделей электронных балластов, которые предназначены для других типов ламп. Из линейных это T5 и T5-eco, а из компактных это: TC-L, TC-F, TC-DD, TC-SE, PL-R, TC-TE. Мы сделали краткий обзор классических электронных балластов для ламп T8, но у Helvar еще есть управляемые аналоговым сигналом 1—10 В ЭПРА, которые могут менять свою яркость и управляться всего одной кнопкой как на включение и отключение, так и на изменение яркости свечения люминесцентных ламп.

И также у этого производителя есть полностью цифровые балласты iDIM, которые могут иметь внешнее уравление по шине (DALI) и ручное управление от всего одной кнопки (Switch-Control). Посмотреть весь ассортимент электронных балластов можно в каталоге Helvar, который откроемся по следующей ссылке. Каталог на английском языке, цены в нем не указаны.

Каталог балластов Helvar

Подобные альбомы со всей технической информацией об ЭПРА, есть у всех хороших производителей на их официальных сайтах. У читателей может возникнуть вопрос – какие ЭПРА можно считать хорошими? Мы бы рекомендовали прежде всего обращать внимание на следующие бренды: Helvar, Vossloh-Schwabe, Tridonic, Osram, Philips, Sylvania.

Порядок замены электромагнитного дросселя и стартера на электронный балласт

Все новые светильники с люминесцентными лампами по умолчанию оборудуются ЭПРА и в случае выхода их из строя замена очень проста: «выкидывается» один блок и на его место ставится другой. Если же стояла «классика» — электромагнитный балласт и стартеры, то их лучше поменять на электронный балласт. При этом светильник должен подвергнуться некоторой несложной модернизации. Рассмотрим этот процесс детально.

Из инструмента понадобятся набор отверток, нож, кусачки, стриппер для снятия изоляции (опционально) и мультиметр. А также может понадобиться монтажный провод ПВ-1 с площадью поперечного сечения от 0,5 до 1,5 мм², которого есть в этом диапазоне 4 вида: 0,5 мм², 0,75 мм², 1 мм² и 1,5 мм². Если в светильнике был применен алюминиевый провод, то его лучше сразу поменять на медный.

Цены на люстры

Бывает, что в светильниках применяют провода алюминиевые, но с медным напылением. При зачистке возникает иллюзия медного провода, а на срезе провод белый. От таких «гибридов» лучше сразу избавляться.

Читатели наверняка заметили, что установка электронного балласта – это несложное мероприятие, не требующее участия электрика высшей квалификации. Можно сказать, что с этим справится любой. Чтобы не ошибиться при подключении мы предлагаем от руки нарисовать схему, а потом после соединения каких-то контактов в светильнике отмечать это в своем рисунке. Проверено – помогает.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Люминесцентные лампы на разных этапах срока эксплуатации могут в разной степени снизить свою работоспособность. Освещенность становится недостаточной, лампа гудит и мерцает, оказывая неблагоприятное воздействие на организм человека. В связи с этим приходится решать задачу, как проверить люминесцентную лампу мультиметром, чтобы устранить выявленные недостатки и причины, вызвавшие их появление.

Как работают люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы относятся к энергосберегающим, а их работу можно сравнить с различными типами газоразрядных источников света. Все элементы размещаются в стеклянной колбе, из которой предварительно откачан воздух. Взамен закачивается инертный газ с небольшим количеством ртути.

С противоположных сторон установлены спиральные электроды, выполняющие функцию нитей накаливания. Каждый из них соединяется с двумя контактными штырьками, расположенными на пластинах из диэлектрического материала. Внутренняя сторона стеклянной трубки покрыта люминофором. Конструкция всех ламп одинаковая, независимо от размеров колбы. Сами лампы вставляются в специальные светильники.

Для включения осветительного прибора применяется электромагнитная (ЭмПРА) или электронная (ЭПРА) пускорегулирующая аппаратура. Основным элементом ЭмПРА является дроссель, выполняющий функцию балластного сопротивления. Конструктивно он представляет собой катушку индуктивности, включенную последовательно в цепь с лампой дневного света.

Дроссель следит за равномерностью разряда и поддерживает его на одном уровне. В случае необходимости осуществляется корректировка тока. В момент включения происходит сдерживание пускового тока до полного разогрева спиральных нитей. За счет этого они не перегреваются и не перегорают. Далее за счет самоиндукции в дросселе возникает напряжение, от которого и загорается лампа.

Балластное сопротивление должно работать с минимальными потерями мощности, обладать небольшими размерами и весом. Важным требованием является бесшумная работа и величина температуры накаливания, не превышающая 600С.

Еще одной деталью системы ЭмПРА, играющей важную роль, служит стартер тлеющего разряда. При включении лампы в нем появляется разряд тока, обеспечивающего накал биметаллических контактов. После их замыкания ток в цепи возрастает, и электроды начинают разогреваться.

Через определенное время контакты стартера остывают и цепь размыкается. В этот момент из дросселя на электроды подается высоковольтный импульс, что приводит к появлению между ними дугового разряда. Под его воздействием появляется ультрафиолетовое излучение, а люминофор, нанесенный на стекло, начинает светиться в видимом спектре, то есть лампа загорится.

Люминесцентные светильники нового поколения оборудуются ЭПРА – электронной пускорегулирующей аппаратурой (рис. 3). Срок службы и коэффициент полезного действия таких ламп существенно увеличился. В режиме свечения они могут работать даже с перегоревшей спиралью, в отличие от традиционных ЭмПРА. Кроме того, в современных схемах отсутствуют стартеры.

Балласты электронного типа считаются дорогими и достаточно сложными в ремонте, поэтому в большинстве случаев они полностью заменяются новыми изделиями.

Основные причины выхода из строя

Все люминесцентные светильники изготавливаются в виде стеклянной колбы различной конфигурации. С внутренней стороны она покрыта люминофором, преобразующим волны ультрафиолетового спектра в видимый дневной свет. В процессе эксплуатации хрупкое кварцевое стекло становится менее прозрачным и теряет свои качества.

Из-за внешних механических воздействий на поверхности колбы и в ее внутренней структуре образуются микротрещины, через которые внутрь герметичной полости может попасть воздух. На концах трубки возникает оранжевое свечение, а сам прибор перестает работать. Это одна из основных причин появления перегоревших ламп дневного света.

Процесс свечения обеспечивается за счет тлеющего разряда внутри колбы. Эти разряды создаются на катодах лампы, изготовленных в виде спиральных вольфрамовых нитей накаливания, разогреваемых действием электрического тока.

Для увеличения срока службы и стабилизации тлеющего разряда они покрываются активным щелочным металлом, который со временем осыпается при постоянных включениях и выключениях. В результате, катод перегревается и быстро выходит из строя. Его эмиссия заметно снижается, то есть уменьшается количество электронов, испускаемых с поверхности. Они уже не могут поддерживать рабочий уровень тлеющего разряда.

Иногда сбои в работе приводят к появлению электрической дуги и сильному нагреву вольфрамовых электродов. Под действием высокой температуры наступает перегорание и разрушение нитей. Как следствие, на стекле становится заметен потемневший люминофор. Это означает, что перегорела люминесцентная лампа.

Неполадки ламп дневного света внешне представляют собой невозможность включения, кратковременные мерцания перед включением, длительное мерцание без последующего включения. Неисправный светильник начинает гудеть и мерцать при нормальном рабочем режиме или просто не загорается.

Нередко работоспособность нарушается при некачественном взаимодействии между штырьками лампы и контактами патрона. Это происходит из-за постепенного износа и окисления держателей. Для очистки рекомендуется использовать мелкую наждачную шкурку, ластик или спиртосодержащую жидкость. При необходимости контактные пластинки подгибаются или полностью меняются.

Необходимо учесть, что лампа дневного света перестает нормально работать и не включается при температуре воздуха минус 50С и ниже, а также при перепадах напряжения свыше 7%. Подобные сбои в работе оказывают негативное влияние на здоровье человека, в первую очередь, на его зрение. Поэтому рекомендуется провести диагностику, выявить неисправность и по возможности отремонтировать светильник. Этот процесс можно ускорить за счет использования заведомо исправной лампы. Если она загорится, значит светильник исправен.

Проверка нитей накаливания (спиралей-электродов)

Одной из причин неисправности становятся электроды, выполняющие функцию нитей накаливания. Они помещаются внутрь трубки, наполненной газом, а их концы припаяны к контактным ножкам цоколя, выходящим наружу. Проверка целостности спиралей проводится с помощью мультиметра или тестера, подключаемого к выводам, расположенным на одном из концов стеклянной колбы.

Для проведения замеров на мультиметре устанавливается режим измерения сопротивления с минимальным пределом или режим прозвонки. Проверка спиралей осуществляется поочередно, на обоих концах. Если спирали находятся в исправном состоянии, загорится контрольная лампа, а зуммер будет производить звуковые сигналы. На дисплее мультиметра высветится сопротивление в пределах 5-10 Ом.

В случае отсутствия звуковых и световых сигналов и наличия сопротивления со знаком бесконечности, можно предположить обрыв одной из спиралей, при котором лампа уже не будет работать и должна быть заменена.

Тестирование дросселя

В том случае, когда предыдущая проверка не дала результата, проверяется дроссель, относящийся к наиболее устойчивым элементам лампы. Он ломается намного реже остальных деталей, однако нельзя полностью исключить его возможную неисправность.

Дроссель люминесцентной лампы по своей сути является обычной катушкой индуктивности, внутри которой находится ферромагнитный сердечник с высокой магнитной проницаемостью. Он входит в состав ЭмПРА и при включении лампы так же как и стартер участвует в разогреве катодов и создании высоковольтного импульса. За счет ЭДС самоиндукции внутри колбы создается тлеющий разряд.

После отключения стартера, дроссель за счет своего индуктивного сопротивления поддерживает ток разряда на нужном уровне, обеспечивающем стабильную ионизацию смеси газа и ртути. За счет индуктивности и сопротивления дроссель защищает электроды от перегрева и перегорания под действием переменного тока.

Основными неисправностями данного элемента может стать обрыв или перегорание обмотки, а также нарушения межвитковой изоляции. Обе поломки выявляются с помощью мультиметра, подключенного к выводам дросселя и настроенного на замер сопротивления. Если на табло высвечивается знак бесконечности, следовательно обмотка оборвана или сгорела. Предвестником перегорания чаще всего становится неприятный запах, появляющийся во время работы дросселя.

Если же сопротивление имеет малую величину, то в большинстве случаев оказывается нарушенной изоляция проводников, что в свою очередь приводит к межвитковому замыканию или замыканию обмотки с сердечником.

Проверка работоспособности стартера

Наряду с другими элементами люминесцентной лампы, проверяется исправность стартера. В любом случае корпус светильника следует вскрыть и провести визуальный осмотр внутреннего пространства. Если обнаружены почернения, то это прямо указывает на имеющуюся неисправность. Поэтому придется проверить люминесцентную лампу, в том числе и сам стартер.

Дело в том, что этот компонент наиболее часто подвержен поломкам. Его элементы испытывают постоянные механические нагрузки в условиях многократных перепадов температур. После того как корпус стартера оказывается разобран следует провести осмотр внутренней схемы. Неисправный конденсатор имеет вздутия или бывает полностью разрушен из-за скачков сетевого напряжения. При отсутствии внешних повреждений конденсатор следует проверить мультиметром.

Тестирование конденсатора выполняется на его выводах в режиме омметра, с выставлением на шкале максимального предела замеров сопротивления. При нормальном состоянии данного элемента на табло мультиметра будет показан знак бесконечности. Если же сопротивление составляет 2 Мом и ниже, то возможно недопустимое значение тока утечки в конденсаторе. В домашних условиях не всегда удается точно прозвонить и проверить состояние стартера, для этого рекомендуется воспользоваться исправным светильником. Стартер, оказавшийся неисправным, подлежит замене.

Проверить исправность стартера возможно не только тестером. Для этого стартер аккуратно извлекается из гнезда, без нарушений других элементов схемы. После этого включается питание и контакты в гнезде стартера коротко замыкаются исправным, хорошо изолированным инструментом. Если все остальные детали схемы исправны, то лампа должна загореться.