Эпра для светодиодных светильников схема

ЭПРА для люминесцентных ламп

Одним из основных элементов большого количества осветительных приборов является пускорегулирующее устройство, обозначаемое аббревиатурой ЭПРА. Компонент имеет особенности, которые лучше знать до подсоединения к светильнику. Рассмотрим схему ЭПРА.

Что такое ЭПРА

ЭПРА – это электронная пускорегулирующая аппаратура, позволяющая значительно продлить срок службы осветительных приборов и сделать их работу более эффективной. Компонент представляет модуль с контактами, к которым подсоединяются клеммы входного напряжения, а также нагрузка в виде ламп.

Блок ЭПРА стал эффективной заменой морально устаревшим стабилизаторам с использованием дросселей и стартеров. Именно электронный модуль устанавливается во все современные приборы.

Преимущества и недостатки

Рассматривая электронный пускорегулирующий аппарат, можно выделить некоторые особенности. Присутствуют как преимущества, выделяющие блок среди конкурентов, так и недостатки.

1. Использование ЭПРА в схемах подключения люминесцентных ламп значительно продляет срок службы элементов.
2. Высокий КПД, потери во время работы сводятся к минимуму за счет отказа от дросселя.
3. Экономия электроэнергии.
4. Отсутствуют выбросы или помехи в сети питания и подключенной аппаратуре.
5. Осветительный прибор работает стабильно без пульсаций.
6. В случае неисправности лампы система сразу же перестает подавать напряжение на контакты.
7. Электроды нагреваются плавно, без резких скачков или перепадов температур.
8. Даже серьезные перепады напряжения в питающей сети не влияют на стабильность светового потока.
9. Некоторые модели могут функционировать от постоянного тока.
10. Предусмотрена надежная защита от короткого замыкания или пробоя.
11. В процессе работы схема не издает посторонних звуков.
12. С помощью ЭПРА можно запустить прибор освещения даже при низких температурах.

Не обошлось и без минусов:

1. В продаже много дешевых низкокачественных приборов с малым ресурсом работы.
2. Добротные модели стоят дорого.
3. Значительная часть моделей не может быть использована со светодиодными лампами.

Конструкция и принцип работы ЭПРА

Любой электронный пускорегулирующий аппарат состоит из элементов:

• устройство для выпрямления тока;
• фильтр отсеивания электромагнитного излучения;
• блок корректировки коэффициента мощности цепи;
• сглаживающий фильтр напряжения;
• инвертор;
• дроссель или балласт для ламп.

Конструкция может быть мостовая или полумостовая. Первый вариант имеет улучшенные характеристики и применяется в светильниках высокой мощности, от 100 Вт. Схема эффективно поддерживает показатели свечения и подаваемого на катоды напряжения.

Более популярны полумостовые схемы, т.к. подходят для большинства бытовых люминесцентных ламп мощностью до 50 Вт. Конструкции с маркировкой 2х36 поддерживают подключение двух ламп мощностью 36 В.

Работа устройства состоит из шагов:

1. Включение и предварительный прогрев нитей накала. Это важная манипуляция, значительно продлевающая срок службы источников освещения. Без предварительного нагрева светильник не включится при пониженных температурах.
2. Генерация импульса высоковольтного импеданса с напряжением около 1,5 кВ, что вызывает пробой газовой среды внутри колбы и запуск свечения.
3. Стабилизация напряжения и поддержание его на необходимом уровне. Напряжение для поддержки горения небольшое, что делает схему безопасной.

Электромагнитное устройство старого образца

Долгое время в схемах использовали электромагнитные узлы, регулирующие показатели свечения. Они были достаточно эффективны, однако отличались повышенной чувствительностью к перепадам напряжения и громоздкими размерами.

В состав модуля старого образца входило два компонента: дроссель и стартер. Дроссель отвечал за нагрузку и уменьшение напряжения, стартер формировал разряд.

Выступающий в роли балласта дроссель занимал много места и не позволял создавать компактные источники света.

Схема включала один или два стартера. От качества и эффективности стартеров зависела долговечность лампы. Неисправности стартера вызывали фальшивый старт и значительную перегрузку по току.

Одним из недостатков пускорегулирующей аппаратуры старого образца можно считать эффект стробирования в виде мерцаний. Пульсации света негативно сказываются на зрении человека и вносят дискомфорт.

Присутствовали значительные энергетические потери, снижающие КПД лампы.

Усовершенствование конструкции до ЭПРА

Усовершенствованную конструкцию пускорегулирующего устройства для люминесцентных ламп начали массово интегрировать в электронные схемы около 30 лет назад.

Новое устройство представляло собой комплекс полупроводниковых приборов, более компактный чем традиционные схемы. При этом качество стабилизации напряжения поднялось на более высокий уровень.

Электромагнитные регуляторы сменились более совершенными полупроводниковыми компонентами, с помощью которых можно точно регулировать параметры свечения.

Схема подключения

ЭПРА стали эффективной заменой традиционным схемам с дросселями и стартерами, уменьшив конструкцию светильника и расширив возможности.

Все минусы дросселей у ЭПРА отсутствуют. К одному ЭПРА можно подсоединять более одной лампы, а к некоторым моделям до четырех, без дополнительных элементов. Конструкция работает со стандартными источниками освещения мощностью 18W, 36W и т.д.

Блок лучше ставить на фазовый провод. При наличии нуля потенциал сохраняется, что выражается небольшими мерцаниями источника света при отключении питания. Явление характерно для дешевых пускорегулирующих аппаратов.

Для сглаживания мерцаний конденсатор шунтируется резистором с сопротивлением 100 кОм.

Ремонт ЭПРА

Если ЭПРА перестал работать, ремонт можно провести самому. Требуются базовые знания электроники и мультиметр для замера параметров.

Если уверенности в навыках нет, делается полная замена пускорегулирующего блока. Можно обратиться в ремонтные мастерские.

Полностью описать процесс ремонта непросто, однако некоторые особенности процесса выделяются.

Любой ремонт начинается с осмотра имеющейся платы. Перегоревшие элементы обычно видны по черным следам. Темнеют корпуса деталей, на плате в месте неисправности может быть затемнение. Особенно важно обращать внимание на токоведущие дорожки, наличие чужеродных оттенков говорит об отсутствии контакта.

Сначала проверяется предохранитель, маркировка буква F и цифры. Затем изучаются конденсаторы. Если элемент вздулся или деформировался, его нужно заменить. Используйте конденсаторы с напряжением не меньше указанного на старом. Емкость оставляйте прежнюю. При установке соблюдайте полярность, нарушение приведет к повреждению элемента при подаче напряжения.

Тематическое видео: Достаточно простой и быстрый способ проверки работоспособности ЭПРА после ремонта

Все диоды и транзисторы на плате надо тщательно прозвонить мультиметром. Пробоев быть не должно. Все контакты должны прозваниваться без характерных звуковых сигналов.

Мастера утверждают, что ремонт пускорегулирующего аппарата оправдан только при замене одного элемента. Если повреждений больше, лучше приобрести новый блок. Это проще, а иногда дешевле.

Как устроены и работают ЭПРА для люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы не могут работать напрямую от сети 220В. Для их розжига нужно создать импульс высокого напряжения, а перед этим прогреть их спирали. Для этого используют пускорегулирующие аппараты. Они бывают двух типов — электромагнитные и электронные. В этой статье мы рассмотрим ЭПРА для люминесцентных ламп, что кто такое и как они работают.

Из чего состоит люминесцентная лампа и для чего нужен балласт?

Люминесцентная лампа этот газоразрядный источник света. Он состоит из колбы трубчатой формы наполненной парами ртути. По краям колбы расположены спирали. Соответственно на каждом краю колбы расположена пара контактов — это выводы спирали.

Работа такой лампы основана на люминесценции газов при протекании через него электрического тока. Но ток просто так между двумя металлическими спиралями (электродами) просто так не потечет. Для этого должен произойти разряд между ними, такой разряд называется тлеющим. Для этого спирали сначала разогревают, пропуская через них ток, а после этого между ними подают импульс высокого напряжения, 600 и более вольт. Разогретые спирали начинают эмитировать электроны и под действием высокого напряжения образуется разряд.

Если не вдаваться в подробности – то описание процесса достаточно для постановки задачи для источника питания таких ламп, он должен:

1. Разогреть спирали;

2. Сформировать зажигающий импульс;

3. Поддерживать напряжение и ток на достаточном уровне для работы лампы.

Интересно: Компактные люминесцентные лампы, которые чаще называют «энергосберегающими», имеют аналогичную структуру и требования для их работы. Единственное отличие состоит в том, что их габариты значительно уменьшены благодаря особой форме, по сути это такая же трубчатая колба, на форма не линейная, а закрученная в спиралевидную.

Устройство для питания люминесцентных ламп называется пускорегулирующим аппаратом (сокращенно ПРА), а в народе просто — балластом.

Различают два вида балласта:

1. Электромагнитный (ЭмПРА) — состоит из дросселя и стартера. Его преимущества — простота, а недостатков масса: низкий КПД, пульсации светового потока, помехи в электросети при его работе, низкий коэффициент мощности, гудение, стробоскопический эффект. Ниже вы видите его схему и внешний вид.

2. Электронные (ЭПРА) — современный источник питания для люминесцентных ламп, он представляет собой плату, на которой расположен высокочастотный преобразователь. Лишен всех перечисленных выше недостатков, благодаря чему лампы выдают больший световой поток и срок службы.

Схема ЭПРА

Типовой электронный балласт состоит из таких узлов:

2. Высокочастотный генератор выполненный на ШИМ-контроллере (в дорогих моделях) или на авто генераторный схеме с полумостовым (чаще всего) преобразователем.

3. Пусковой пороговый элемент (обычно динистор DB3 с пороговым напряжением 30В).

4. Разжигающей силовой LC-цепи.

Типовая схема изображена ниже, рассмотрим каждый из её узлов:

Переменное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется и сглаживается фильтрующим конденсатором. В нормальном случае до моста устанавливают предохранитель и фильтр электромагнитных помех. Но в большинстве китайских ЭПРА нет фильтров, а ёмкость сглаживающего конденсатора ниже необходимой, от чего бывают проблемы с поджигом и работой светильника.

Совет: если вы ремонтируете ЭПРА, то прочтите статью «Как проверить диодный мост» на нашем сайте.

После этого напряжение поступает на автогенератор. Из названия понятно, что автогенератор — это схема, которая самостоятельно генерирует колебания. В этом случае она выполнена на одном или двух транзисторах, в зависимости от мощности. Транзисторы подключены к трансформатору с тремя обмотками. Обычно используются транзисторы типа MJE 13003 или MJE 13001 и подобные, в зависимости от мощности лампы.

Хоть и этот элемент называется трансформатором, но выглядит он не привычно — это ферритовое кольцо, на котором намотано три обмотки, по несколько витков каждая. Две из них управляющие, в каждой по два витка, а одна — рабочая с 9 витками. Управляющие обмотки создают импульсы включения и выключения транзисторов, соединены одним из концов с их базами.

Так как они намотаны в противофазе (начала обмоток помечены точками, обратите внимание на схеме), то импульсы управления противоположны друг другу. Поэтому транзисторы открываются по очереди, ведь если их открыть одновременно, то они просто замкнут выход диодного моста и что-нибудь из этого сгорит. Рабочая обмотка одни концом подключена к точке между транзисторами, а вторым к рабочим дросселю и конденсатору, через нее происходит питание лампы.

При протекании тока в одной из обмоток в двух других наводится ЭДС соответствующей полярности, которое и приводит к переключениям транзисторов. Автогенератор настроен на частоту выше звукового диапазона, то есть выше 20 кГц. Именно этот элемент является преобразователем постоянного тока в ток переменой частоты.

Для запуска генератора установлен динистор, он включает схему после того как напряжение на нем достигнет определённого значения. Обычно устанавливают динистор DB3, который открывается в диапазоне напряжений около 30В. Время, через которое он откроется, задается RC-цепью.

Более продвинутые варианты ЭПРА, строятся не на автогенераторной схеме, а на базе ШИМ-контроллеров. Они имеют более устойчивые характеристики. Однако, за более чем пять лет занятий электроникой мне не разу не попался такой ЭПРА, все с которыми работал, были автогенераторными.

Выше неоднократно упоминалось об LC цепи. Это дроссель, установленный последовательно со спиралью, и конденсатор, установленный параллельно лампе. По этой цепи сначала протекает ток, прогревающий спирали, а затем образуется импульс высокого напряжения на конденсаторе её зажигающий. Дроссель выполняется на Ш-образном ферритовом сердечнике.

Эти элементы подбираются так, чтобы при рабочей частоте они входили в резонанс. Так как дроссель и конденсатор установлены последовательно на этой частоте наблюдается резонанс напряжений.

При резонансе напряжений на индуктивности и ёмкости начинает сильно расти напряжение в идеализированных теоретических примерах до бесконечно большого значения, при этом ток потребляется крайне малый.

В результате мы имеем подобранные по частотам генератор и резонансный контур. По причине роста напряжения на конденсаторе происходит зажигание лампы.

Ниже изображен другой вариант схемы, как вы можете убедиться – все в принципе аналогично.

Благодаря высокой рабочей частоте удаётся достигнуть малых габаритов трансформатора и дросселя.

Для закрепления пройденной информации рассмотрим реальную плату ЭПРА, на картинке выделены основные узлы описанные выше:

А это плата от энергосберегающей лампы:

Заключение

Электронный балласт значительно улучшает процесс розжига ламп и работает без пульсаций и шума. Его схема не очень сложна и на её базе можно построить маломощный блок питания. Поэтому электронные балласты от сгоревших энергосберегаек – это отличный источник бесплатных радиодеталей.

Люминесцентные лампы с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом запрещено использовать в производственных и бытовых помещениях. Дело в том, что у них сильные пульсации, и возможно появление стробоскопического эффекта, то есть если они будут установлены в токарной мастерской, то при определенной частоте вращения шпинделя токарного станка и другого оборудования – вам может казаться, что он неподвижен, что может вызвать травмы. С электронным балластом такого не произойдет.

Электронный пускорегулирующий аппарат. Что нужно знать про ЭПРА?

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта Power Coup Electric. В сегодняшней статье мы расскажем вам про ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат), так же познакомим вас со схемой данного устройства и рассмотрим основные п ричины его неисправностей .

Итак, потолочные и настенные светильники с люминесцентными лампами давно исправно служат в различных офисных, служебных и бытовых помещениях.

По виду, количеству устанавливаемых ламп и их мощности эти светильники отличаются широким разнообразием. Этим объясняется их широкая популярность. Но до относительно недавнего времени людям приходилось мириться с некоторыми их недостатками.

Дело в том, что люминесцентная лампа не может напрямую подключаться к сети, для работы ей нужны определенные условия подачи напряжения и контроль тока. Проблему эту решает пускорегулирующая аппаратура (ПРА) для люминесцентных ламп.

Прежде это был целый набор: стартер (биметаллический контакт для пуска лампы), дроссель (для сглаживания пульсаций тока) и конденсатор (для стабилизации напряжения). Вся эта аппаратура имела склонность сильно нагреваться, шуметь при работе и частенько выходить из строя, попутно портя лампы.

Люминесцентная лампа включенная с помощью дросселя и стартера

Недостатки эти удалось устранить, когда появился электронный пускорегулирующий аппарат – ЭПРА. Конструктивно ЭПРА представляет собой электронный блок на одной плате, который легко монтируется в составе светильника и не занимает много места. Лампы светильника подключаются к ЭПРА по простой и понятной схеме, прилагаемой к каждому блоку, а дроссель, стартер и конденсатор просто убираются.

Люминесцентные светильники, оснащенные ЭПРА, запускаются плавно и быстро, без неприятных морганий и шума. Кроме того, блок ЭПРА греется намного меньше, чем устаревшая пусковая аппаратура, а это ведет к экономии электроэнергии.

Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА)

В каждом блоке ЭПРА реализовано несколько видов защит для лампы, поэтому переживать за ее сохранность и пожарную безопасность уже не придется.

Электронный пускорегулирующий аппарат обеспечивает лампам светильника ровное и приятное глазу свечение. Кто был вынужден долго работать при свете люминесцентных светильников со старой пускорегулирующей аппаратурой, тот знает, насколько быстро устают глаза от их мерцающего света.

ЭПРА полностью устраняет эту проблему, ведь не зря современными требованиями правил охраны труда во всех офисных помещениях люминесцентные светильники предписано оснащать этим надежным электронным устройством.

Схема устройства

Начнем с того, что люминесцентные лампы – это газоразрядные источники света, которые работают по следующей технологии. В стеклянной колбе находятся пары ртути, в которые подается электрический разряд. Он-то и образует ультрафиолетовое свечение. На саму колбу изнутри нанесен слой люминофора, который преобразует ультрафиолетовые лучи в видимый глазами свет. Внутри лампы всегда находится отрицательное сопротивление, вот почему они не могут работать от сети в 220 вольт.

Но тут необходимо выполнить два основных условия:

• Разогреть две нитки накала
• Создать большое напряжение до 600 вольт

Величина напряжения прямо пропорциональна длине люминесцентной лампы. То есть, для коротких светильников мощностью 18 Вт оно меньше, для длинных мощностью выше 36 Вт больше.

Теперь сама схема ЭПРА.

Начнем с того, что люминесцентные лампы со старым блоком ПРА всегда мерцали и издавали неприятный шум. Чтобы этого избежать, необходимо подать на лампу ток частотой колебания более 20 кГц. Для этого придется повысить коэффициент мощности источника света. Поэтому реактивный ток должен возвращаться в специальный накопитель промежуточного типа, а не в сеть. Кстати, накопитель с сетью никак не связан, но именно он питает лампу, если случиться сетевой переход напряжения через ноль.

Как работает электронный пускорегулирующий аппарат

Итак, сетевое напряжение в 220 вольт (оно переменное) преобразуется в постоянное с показателем 260-270 вольт. Сглаживание производится с помощью электролитического конденсатора С1.

После чего постоянное напряжение необходимо перевести в высокочастотное напряжение до 38 кГц. За это отвечает полумостовой преобразователь двухтактного типа. В состав последнего входят два активных элемента, которые собой представляют два высоковольтных транзистора (биполярных). Их обычно называют ключами. Именно возможность перевода постоянного напряжения в высокочастотное дает возможность уменьшить габариты ЭПРА.

В схеме устройства (балласта) также присутствует трансформатор. Он является одновременно и управляющим элементом преобразователя, и нагрузкой для него. Этот трансформатор имеет три обмотки:

• Одна из них рабочая, в которой всего лишь два витка. Через нее происходит нагрузка на цепь
• Две – управляющие. В каждой по четыре витка

Особую роль во всей этой электрической схеме играет динистор симметричного типа. В схеме он обозначен, как DB3. Так вот этот элемент отвечает за запуск преобразователя. Как только напряжение в соединениях его подключения превышает допустимый порог, он открывается и подает импульс на транзистор. После чего происходит запуск преобразователя в целом.

Далее происходит следующее:

• С управляющих обмоток трансформатора импульсы поступают на транзисторные ключи. Эти импульсы являются противофазными. Кстати, открытие ключей вызывает наводку на двух обмотках и на рабочей тоже
• Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентную лампу через последовательно установленные элементы: первая и вторая нить накала

Емкость и индуктивность в электрической цепи подбираются таким образом, чтобы в ней возникал резонанс напряжений. Но при этом частота преобразователя должна быть неизменной.

Обратите внимание, что на конденсаторе С5 будет происходить самое большое падение напряжения. Именно этот элемент и зажигает люминесцентную лампу. То есть, получается так, что максимальная сила тока разогревает две нити накала, а напряжение на конденсаторе С5 (оно большое) зажигает источник света.

По сути, светящаяся лампа должна снизить свое сопротивление. Так оно и есть, но снижение происходит незначительно, поэтому резонансное напряжение все еще присутствует в цепи. Это и есть причина, по которой лампа продолжает светиться. Хотя дроссель L1 создает ограничения тока на показатель разницы сопротивлений.

Преобразователь продолжает после запуска работать в автоматическом режиме. При этом его частота не меняется, то есть, идентична частоте запуска. Кстати, сам запуск длится меньше одной секунды.