2. Електронний баласт

Електронний пуск регулюючий апарат.

Основна стаття: Електронний пуск регулюючий апарат

Електронний баласт (скорочено ЕПРА - Електронний пуск регулюючий апарат) живить лампи струмом з напругою не мережевої частоти (50-60 Гц) , а високочастотним ( 25-133 кГц) , в результаті чого помітне для очей миготіння ламп виключено .

Залежно від моделі , ЕПРА може використовувати один з двох варіантів запуску ламп:

• Холодний запуск - при цьому лампа запалюється відразу після включення. Таку схему краще використовувати у випадку , якщо лампа включається і вимикається рідко , так як режим холодного пуску більш шкідливий для електродів лампи.

• Гарячий запуск - з попереднім прогрівом електродів. Лампа запалюється не відразу , а через 0,5-1 сек. , зате термін служби збільшується , особливо при частих включення і виключення.

Споживання електроенергії люмінесцентними світильниками при використанні електронного баласту зазвичай на 20-25 % нижче. Матеріальні витрати (мідь , залізо) на виготовлення та утилізацію менше в кілька разів. Використання централізованих систем освітлення з автоматичним регулюванням дозволяє заощадити до 85 % електроенергії. Існують електронні баласти з можливістю димера ( регулювання яскравості ) шляхом зміни шпаруватості струму живлення лампи.

Введення .

Переваги електронних баластів перед електромагнітними - це більш висока світловіддача при такій ж потужності, мінімальне або відсутнє мерехтіння на подвійній частоті мережного харчування, високий коефіцієнт потужності, - визначають їх широке застосування у складі світильників з люмінесцентними лампами. Схемотехніка електронних баластів постійно вдосконалюється , але в будь-якій схемі баласту послідовно з лампою встановлений дросель , стабілізуючий робочий режим лампи. Для створення високої напруги запуску лампи, як правило , в електронних баластах використовують той же дросель , підключивши паралельно лампі конденсатор : створений послідовний коливальний контур розгойдують , почавши з частоти багато вищої резонансу і поступово знижуючи частоту. Простота реалізації запуску лампи і коригування струму робочого режиму лампи, зміною частоти живлення визначила те, що саме принцип ковзання частоти харчування зверху вниз , від підвищеної стартової частоти до відносно низької робочої частоти, з проходженням через частоту резонансу пускового контуру , служить основою всіх випускаючих в даний час інтегральних контролерів електронних баластів люмінесцентних ламп.

Функціональні схеми контролерів баластів . Загальні концепції .

Інтегральні контролери баластів люмінесцентних ламп , що випускаються в наш час, виконані на основі аналогової схемотехніки . У корпусі мікросхеми контролера розміщені функціональні модулі власне контролера і драйвер, керуючий високовольтними МОП - ключами напівмоста . Спрощена (без ланцюгів захисту ) функціональна схема інтегрального контролера баласту, що реалізує управління за описаним вище принципом наведена на рис.1.2

Рис . 1 Функціональна схема типового контролера баласту люмінесцентних ламп. Контролер баласту містить генератор лінійно змінної напруги ( ГЛИН ) , до виходу якого підключений генератор , керований напругою ( ГУН ) і драйвер верхнього і нижнього ключів напівмоста . В останні версії контролерів баласту ( наприклад , IR2166 ) зазвичай вводять генератор затримки 1 початку зміни частоти щодо моменту зняття блокування напівмоста з харчування , що задає час попереднього прогріву ниток напруження ламп пропорційно величині С1. Початкова та кінцева напруга на виході ГЛИН задається резисторами R1 і R2 відповідно швидкість зміни вихідної напруги задається конденсатором С2. При цьому , мінімальна напруга на виході ГЛИН відповідає максимальній частоті ГУН , а максимальне значення напруги - мінімальній частоті ГУН . Діапазон частот генерації ГУН задається конденсатором С3. Працює контролер баласту наступним чином:

Після того , як стартове значення напруги живлення на контролері буде досягнуто , пристрій контролю харчування зніме блокування включення ключів вихідного напівмоста і запустить генератор затримки 1 . Вихідний сигнал цього генератора блокує запуск ГЛИН , і напруга на його виході мінімальна і не змінюється до припинення сигналу затримки. Частота fо , що генерується ГУН , при цьому максимальна і не змінюється. Оскільки частота fо » fрез . , Практично вся напруга напівмоста докладена до дроселю L (рис. 4), і нитки напруження ламп, підключені до додаткових обмотків, намотаним на дроселі баласту L , прогріваються. У той момент , коли припиняється блокування ГЛИН сигналом генератора затримки 1 , починається наростання напруги на виході ГЛИН . Швидкість наростання задається конденсатором С2. Разом із зростанням напруги на виході ГЛИН , починається зниження частоти ГУН , яка поступово наближається до резонансної частоти пускового контуру, викликаючи зростання напруги на лампі . При досягненні напруги пробою міжелектродного проміжку лампи , робоча точка стрибком переміщається з кривої « пускова напруга » на криву «робочого струму » , і далі переміщається по цій кривій до досягнення мінімальної частоти ГУН , в якій досягається оптимальний для лампи робочий струм . Мінімальна частота ГУН задається резистором R2. Застосовуються й інші функціонально еквівалентні схеми обмеження верхньої та нижньої частот.

Механізм запуску лампи з електронним баластом. 

  Електронний пуск регулюючий апарат.

На відміну від електромагнітного баласту для роботи електронного баласту звичайно не потрібно окремий спеціальний стартер , оскільки такий баласт у загальному випадку здатний сформувати необхідні послідовності напруг сам. Існують різні способи запуску люмінесцентних ламп. Найчастіше електронний баласт підігріває катоди ламп і прикладає до катодів напругу, достатню для запалювання лампи , зазвичай - змінне і більш високої частоти , ніж мережеве ( що заодно усуває мерехтіння лампи , характерне для електромагнітних баластів ) . Залежно від конструкції баласту і часових параметрів послідовності запуску лампи такі баласти можуть забезпечувати , наприклад , плавний запуск лампи з поступовим наростанням яскравості до повної за кілька секунд або ж миттєве включення лампи. Часто зустрічаються комбіновані методи запуску , коли лампа запускається не тільки за рахунок факту підігріву катодів лампи , але і за рахунок того , що ланцюг , в яку включена лампа , є коливальним контуром. Параметри коливального контуру підбираються так , що за відсутності розряду в лампі в контурі виникає явище електричного резонансу , що веде до значного підвищення напруги між катодами лампи. Як правило , це веде і до зростання струму підігріву катодів , оскільки при такій схемі запуску спіралі розжарення катодів нерідко з'єднані послідовно через конденсатор , будучи частиною коливального контуру . В результаті за рахунок підігріву катодів і відносно високої напруги між катодами лампа легко запалюється . Так як спіралі розжарення катодів володіють тепловою інерцією , тобто не можуть миттєво розігрітися , тому запалювання лампи відбувається при непрогрітих катодах , що веде до скорочення терміну служби. Для запобігання цьому , паралельно конденсатору підключають позистор , це резистор у якого при протіканні електричного струму різко зростає опір , який перешкоджає запаленню розряду в лампі в перший момент часу , тобто коли катоди не прогрітий . Після запалювання лампи параметри коливального контуру змінюються , добротність зменшується і струм в контурі значно падає , зменшуючи нагрівання катодів . Існують варіації даної технології. Наприклад , в граничному випадку баласт може взагалі не підігрівати катоди , замість цього приклавши досить висока напруга до катодів , що неминуче призведе до майже миттєвого запалюванням лампи за рахунок пробою газу між катодами . По суті цей метод аналогічний технологій, застосовуваних для запуску ламп з холодним катодом ( CCFL ) . Даний метод досить популярний у радіоаматорів , оскільки дозволяє запускати навіть лампи з перегоріли нитками напруження катодів , які не можуть бути запущені звичайними методами через неможливість підігріву катодів . Зокрема , цей метод нерідко використовується радіоаматорами для ремонту компактних енергозберігаючих ламп , які є звичайними люмінесцентними лампами з вбудованим електронним баластом в компактному корпусі. Після невеликої переробки баласту така лампа може ще довго служити незважаючи на перегорання спіралей підігріву , і її термін служби буде обмежений лише часом до повного розпилення електродів.

Причини виходу з ладу

  Перевірка електродів одного боку на цілісність. Опір 9,9 Ω говорить про те , що нитка електрода на цій стороні ціла.

   Перевірка електродів одного боку на цілісність.

Нескінченно великий опір говорить про те , що нитка електродів розірвана . Другою ознакою є потемніння поблизу електрода .

Електроди люмінесцентної лампи являють собою спіраль з вольфрамової нитки , покриті пастою ( активною масою ) з лужноземельних металів. Ця паста забезпечує стабільний розряд. У процесі роботи вона поступово обсипається з електродів , вигорає і випаровується. Особливо інтенсивно вона обсипається під час запуску , коли якийсь час розряд відбувається не по всій площі електрода , а на невеликій ділянці його поверхні , що призводить до локальних перепадів температур. Тому люмінесцентні лампи все ж мають кінцевий термін служби (він залежить головним чином від якості виготовлення електродів , швидкості запалювання ) , хоча він і більший , ніж у звичайних ламп розжарювання , у яких спіраль з постійною швидкістю випаровується. Звідси потемніння на кінцях лампи , яке посилюється ближче до закінчення терміну служби. Коли паста вигорить повністю , напруга на лампі зростає стрибкоподібно і схема , в якій працює лампа , не може для її горіння забезпечити великою напругою.

Вихід з ладу ламп з електронним баластом 

  Низькоякісний ЕПРА.

У процесі старіння лампи поступово вигорає активна маса електродів , після чого нитки розігріваються і перегорають . У якісних баласту передбачена схема автоматичного відключення перегоріли лампи. У неякісних ЕПРА подібний захист відсутній, і після підвищення напруги лампа згасне , а в ланцюзі настане резонанс, що приводить до значного зростання струму і перегорання транзисторів баласту.

Також нерідко в баласти низької якості ( зазвичай на компактних люмінесцентних лампах з вбудованим баластом ) на виході встановлюється конденсатор , розрахований на напругу , близьке до робочій напрузі нової лампи. У міру старіння лампи напруга підвищується і в конденсаторі виникає пробій , також виводить з ладу транзистори баласту .

При виході з ладу лампи з електронним баластом мерехтіння , як у випадку з електромагнітним баластом , відсутня , лампа гасне відразу. Встановити причину виходу з ладу можна , перевіривши цілісність ниток лампи будь-яким омметром , мультиметром або спеціалізованим приладом для перевірки ламп. Якщо нитки лампи мають низький опір (порядку 10 Ом , тобто не перегоріли ) , то причина виходу з ладу в низькій якості баласту , якщо одна або обидві з ниток мають високе ( нескінченне ) опір , то лампа перегоріла від старості або від перенапруги . В останньому випадку має сенс спробувати замінити саму лампу , однак , якщо нова лампа також не світиться та харчування схеми баласту присутній , то це також говорить про низьку якість баласту ( при цьому є ризик зіпсувати і нову лампу ) .