Балласт для люминесцентных ламп: зачем нужен, как работает, виды + как подобрать

Достоинства и недостатки

Благодаря прогрессу в технологических особенностях электронных балластов, эти аксессуары стали широко использоваться в люминесцентных лампах (ЛЛ).

Блок подключения ЭБ

Важные преимущества:

• Гибкость конструкции и отличные характеристики управления. Существуют различные типы балластов с регулируемыми функциями, которые могут работать с ЛЛ на разных выходных уровнях. Есть балласты для слабой освещенности и снижения энергопотребления. Для более высокой освещенности имеются балласты с высокой светоотдачей, которые можно использовать с меньшим количеством ламп и более высоким коэффициентом мощности.
• Большая эффективность. Электронные дроссели редко выделяют много внутреннего тепла, и поэтому они считаются более продуктивными. Эти ЭБ обеспечивают флуоресцентные лампы без мерцания и постоянной мощности, что является одним из наиболее заметных преимуществ.
• Меньшая охлаждающая нагрузка. Поскольку ЭБ не включают в себя катушку и сердечник, выделяемое тепло сводится к минимуму и, следовательно, охлаждающая нагрузка уменьшается.
• Способность одновременно эксплуатировать больше устройств. Один ЭБ может использоваться для управления 4 светильниками.
• Легче по весу. Благодаря использованию электронных балластов светильники имеют меньший вес. Поскольку он не включает в себя сердечник и катушку, он сравнительно легкий по весу.
• Меньшее мерцание лампочки. Одним из величайших преимуществ использования этих компонентов является уменьшение этого фактора.
• Тихая работа. Еще одна полезная особенность — ЭБ работают тихо, в отличие от магнитных балластов.
• Превосходные сенсорные возможности — ЭБ обладают сенсорными возможностями, так как они обнаруживают окончание срока службы лампы и выключают ее до того, как она перегреется и выйдет из строя.
• Электронные дроссели доступны в огромном ассортименте во многих онлайн магазинах электроники по доступным ценам.

К недостаткам можно отнести тот факт, что у электронных балластов переменные токи могут генерировать пики тока вблизи максимумов напряжения, создавая высокий гармонический ток. Это проблема не только для системы освещения, но также может вызвать дополнительные проблемы, такие как паразитные магнитные поля, коррозия труб, помехи от радио и телевизионного оборудования и даже неисправность ИТ-оборудования.

Высокое содержание гармоник также вызывает перегрузку трансформаторов и нейтральных проводов в трехфазных системах. Более высокая частота мерцания может оставаться незамеченной человеческим глазом, тем не менее, она вызывает проблемы с инфракрасными пультами дистанционного управления, используемыми в домашних мультимедийных устройствах, например, таких как телевизоры.

Дополнительная информация! Электронные балласты не имеют схемы, чтобы выдержать скачки напряжения и перегрузки.

Классическая схема c использованием электромагнитного балласта

Совокупность дросселя и стартера также называют электромагнитным балластом. Схематически такой вид подключения можно представить в виде нижерасположенного рисунка.

Для увеличения коэффициента полезного действия,a также уменьшения реактивных нагрузок в схему вводятся два конденсатора – они обозначены С1 и С2.

• Обозначение LL1- дроссель, иногда его называют балластником.
• Обозначение Е1 – стартер, как правило он представляет собой небольшую лампочку тлеющего разряда c одним подвижным биметаллическим электродом.

Изначально, до подачи тока эти контакты разомкнуты, поэтому ток в схеме напрямую на лампочку не подается, а нагревает биметаллическую пластину, которая нагреваясь выгибается и замыкает контакт. В результате возрастает ток, нагревающий нити нагрева в люминесцентной лампе, а самом стартере ток уменьшается и электроды размыкаются. В балласте начинается процесс самоиндукции, приводящий к созданию высокого импульса напряжения, обеспечивающего образование заряженных частиц, которые взаимодействуя с люминофором покрытия, обеспечивают возникновение светового излучения.

Такие схемы с использованием балласта имеют ряд достоинств:

• небольшая стоимость требуемого оборудования;
• простота в использовании.

К недостаткам таких схем можно отнести:

• «мерцающий» характер светового излучения;
• значительный вес и крупные габариты дросселя;
• долгое зажигание люминесцентной лампы;
• гудение работающего дросселя;
• почти 15% потерь энергии.
• невозможно использовать совместно с устройствами, которые плавно регулируют яркость освещения;
• на холоде включение значительно замедляется.

Дроссель выбирают строго в соответствии c инструкцией к конкретному виду люминесцентных ламп. Это обеспечит полноценное выполнение им своих функций:

• ограничивать в требуемых значениях величину тока при замыкании электродов;
• генерировать достаточное для пробоя газовой среды в колбе лампы напряжение;
• обеспечивать поддержку горения разряда на стабильном постоянном уровне.

Несоответствие выбора приведет к преждевременному износу ламп. Как правило, дроссели имеют ту же мощность, что и лампа.

Среди наиболее распространенных неисправностей светильников, в которых используют люминесцентные лампы, можно выделить такие:

• отказ дроселля, внешне это появляется в почернении обмотки, в оплавлении контактов: проверить его работоспособность можно самостоятельно, для этого понадобится омметр – сопротивление исправного балласта составляет порядка сорока Ом, если омметр показывает менее тридцати Ом – дроссель подлежит замене;
• отказ стартера – в этом случае лампа начинает светиться только по краям, начинается мигание, иногда лампочка стартера светится, нол сам светильник не зажигается, устранить неисправность можно только заменой стартера;
• иногда все детали схемы исправны, но светильник не включается, как правило, причиной является потеря контактов в ламподержателях: в некачественных светильниках они изготавливаются из некачественных материалов и поэтому плавятся – устранить такую неисправность можно только заменой гнезд ламподержателей;
• лампа мигает по типу стробоскопа, по краям колбы наблюдается почернение, свечение очень слабое – устранение неисправности замена лампы.

Принцип работы люминесцентного светильника

Особенность работы люминесцентных светильников заключается в том, что их нельзя напрямую подключать в сеть питания. Сопротивление между электродами в холодном состоянии большое, и величина тока, протекающего между ними, недостаточна для возникновения разряда. Для зажигания требуется импульс высокого напряжения.

Лампа с зажженным разрядом характеризуется низким сопротивлением, которое имеет реактивную характеристику. Для компенсации реактивной составляющей и ограничения протекающего тока последовательно с люминесцентным источником света включается дроссель (балласт).

Многим непонятно, для чего нужен стартер в люминесцентных лампах. Дроссель, включенный в цепь питания совместно со стартером, формирует импульс высокого напряжения для запуска разряда между электродами. Так получается потому, что при размыкании контактов стартера на выводах дросселя формируется импульс ЭДС самоиндукции величиной до 1кВ.

Для чего нужен дроссель

Использование дросселя для люминесцентных ламп (балласта) в цепях питания необходимо по двум причинам:

• формирование напряжения запуска;
• ограничение тока через электроды.

Принцип работы дросселя основан на реактивном сопротивлении катушки индуктивности, которой является дроссель. Индуктивное сопротивление вносит сдвиг фаз между напряжением и током, равный 90º.

Из того, что ограничивающей ток величиной, является индуктивное сопротивление, следует, что дроссели, предназначенные для ламп одной мощности, нельзя использовать для подключения более или менее мощных устройств.

В некоторых пределах возможны допуски. Так, ранее отечественная промышленность выпускала люминесцентные светильники с мощностью 40 Вт. Дроссель 36W для люминесцентных ламп современного производства можно без опасений использовать в цепях питания устаревших светильников и наоборот.

Отличия дросселя от ЭПРА

Дроссельная схема включения люминесцентных источников освещения отличается простотой и высокой надежностью. Исключение составляет регулярная замена стартеров, поскольку в их состав входит группа размыкающих контактов для формирования импульсов запуска.

В то же время схема имеет существенные недостатки, которые заставили искать новые решения включения ламп:

• длительное время запуска, которое увеличивается по мере износа лампы или снижения напряжения питания;
• большие искажения формы напряжения питающей сети (cosф
• мерцание свечения с удвоенной частотой питающей сети из-за малой инерционности светимости газового разряда;
• большие массо-габаритные характеристики;
• низкочастотный гул из-за вибрации пластин магнитной системы дросселя;
• низкая надежность запуска при отрицательных температурах.

Проверка дросселя ламп дневного света затрудняется тем, что приборы для определения короткозамкнутых витков распространены мало, а при помощи стандартных приборов можно только констатировать факт наличия или отсутствия обрыва.

Для устранения указанных недостатков разработаны схемы электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА). Работа электронных схем основана на другом принципе формирования высокого напряжения запуска и поддержания горения.

Высоковольтный импульс генерируется электронными компонентами, а для поддержки разряда используется высокочастотное напряжение (25-100 кГц). Работа ЭПРА может осуществляться в двух режимах:

• с предварительным подогревом электродов;
• с холодным запуском.

В первом режиме на электроды подается низкое напряжения в течение 0.5-1 секунды для первоначального нагрева. По истечении времени подается высоковольтный импульс, из-за которого происходит зажигание разряда между электродами. Данный режим технически реализуется сложнее, но увеличивает срок службы ламп.

Режим холодного запуска отличается тем, что напряжение запуска подается на непрогретые электроды, вызывая быстрое включение. Такой способ запуска не рекомендован для частого использования, поскольку сильно сокращает срок работы, но его можно использовать даже с лампами с неисправными электродами (с перегоревшими нитями накала).

Схемы с электронным дросселем имеют такие преимущества:

полное отсутствие мерцания;
широкий температурный диапазон использования;
малые искажения формы напряжения сети;
отсутствие акустических шумов;
увеличение срока службы источников освещения;
малые габариты и вес, возможность миниатюрного исполнения;
возможность диммирования — изменения яркости путем управления скважности импульсов питания электродов.

Где купить?

Современные механизмы, используемые для запуска люминесцентной лампы, реализуются не только розничными магазинами электроники, но также и многими компаниями, имеющими интернет-сайты.

При выборе балластного устройства нужно обязательно помнить, что показатели мощности такого прибора не должны слишком превышать мощность источника света, так как в этом случае отмечается перегрев и быстрый выход из строя лампы.

Обратное превышение также допускается, но в пределах разумного, так как такая ситуация часто становится причиной сгорания самого балластного устройства.

Подключение более мощного источника света к менее мощному пускорегулирующему устройству вполне возможно, но потребует грамотной оценки уменьшения яркости осветительного прибора и контроля нагрева балласта.

Устройство люминесцентной лампы

Для того чтобы понять принцип работы однолампового светильника, надо познакомиться с его схемой. Светильник состоит из следующих элементов:

• стеклянная цилиндрическая трубка;
• два цоколя с двойными электродами;
• стартер, работающий на начальном этапе поджига;
• электромагнитный дроссель;
• конденсатор, подключенный параллельно питающей сети.

Колба изделия выполнена из кварцевого стекла. На начальном этапе ее изготовления из нее откачан воздух и создана среда, состоящая из смеси инертного газа и паров ртути. Последняя находится в газообразном состоянии за счет избыточного давления, созданного во внутренней полости изделия. Стенки покрыты изнутри фосфоресцирующим составом, он превращает энергию ультрафиолетового излучения в видимый человеческому глазу свет.

К выводам электродов на торцах устройства подводится переменное напряжение сети. Внутренние вольфрамовые нити покрыты металлом, который при разогреве испускает со своей поверхности большое количество свободных электронов. В качестве таких металлов могут применяться цезий, барий, кальций.

Электромагнитный дроссель представляет собой катушку, намотанную для повышения индуктивности на сердечнике из электротехнической стали с большой величиной магнитной проницаемости.

Стартер работает на начальном этапе процесса тлеющего разряда, протекающего в газовой смеси. В его корпусе находятся два электрода, один из которых биметаллический, способный под действием температуры изгибаться и изменять свои размеры. Он выполняет роль замыкателя и размыкателя электрической цепи, в которую включен дроссель.

Как происходит запуск и работа ламп

В момент включения осветительного прибора первым начинает работать стартер. Он нагревает электроды, вызывая короткое замыкание. Ток в цепи резко возрастает, за счет чего электроды практически мгновенно разогреваются до необходимой температуры. После этого контакты стартера размыкаются и остывают.

Визуальная схема запуска

В момент разрыва цепи от трансформатора идет высоковольтный импульс 800 – 1000 В. Он обеспечивает нужный электрический заряд на контактах колбы в среде инертного газа и паров ртути.

Газ разогревается и возникает ультрафиолетовое излучение. Воздействуя на люминофор, излучение заставляет лампу светиться видимым белым светом. Затем ток равномерно распределяется между дросселем и лампой, поддерживая стабильные показатели сети для равномерного свечения без пульсаций. Расхода энергии со стороны пускорегулирующего аппарата на этом этапе нет.

Так как напряжение в цепи во время работы лампы невысокое, контакты стартера остаются разомкнутыми.

Дроссель помогает избавиться от этого эффекта. Он превращает переменное низкочастотное напряжение бытовой сети в постоянное, а затем инвертирует его обратно в переменное, но уже на высокой частоте и пульсации исчезают.

Классификация дросселей

В люминесцентных лампах применяются дроссели электронного или электромагнитного типа (ЭмПРА). Оба вида обладают своими особенностями.

Электромагнитный дроссель представляет собой катушку с металлическим сердечником и обмоткой  из медного или алюминиевого провода. Диаметр провода влияет на функциональность светильника. Модель достаточно надежна, однако потери мощности до 50% ставят под сомнение ее эффективность.

Электромагнитные конструкции не синхронизируются с частотой сети. Это приводит к появлению вспышек непосредственно перед зажиганием лампы. Вспышки практически не мешают комфортно использовать светильник, однако негативно воздействуют на пускорегулирующий аппарат.

Разновидности электронных и электромагнитных устройств

Несовершенство электромагнитных технологий и значительные потери мощности при их использовании приводят к тому, что на смену таким приборам приходят электронные пускорегулирующие аппараты.

Электронные дроссели конструктивно сложнее и включают в себя:

• Фильтр для устранения электромагнитных помех. Эффективно гасит все нежелательные колебания внешней среды и самой лампы.
• Устройство для изменения коэффициента мощности. Контролирует сдвиг переменного тока по фазе.
• Сглаживающий фильтр, снижающий уровень пульсаций переменного тока в системе.
• Инвертор. Преобразовывает постоянный ток в переменный.
• Балласт. Катушка индукции, которая подавляет нежелательные помехи и плавно регулирует яркость свечения.

Схема электронного стабилизатора

Иногда в современных ЭПРА можно встретить встроенную защиту от перепадов напряжения.

Разновидности балласта

Различные типы балластов группируются по типам реализации: электронная и электромагнитная реализация. Кроме того модели классифицируются по области применения для устройств освещения, среди которых выделяют:

• Высокочастотный электронный балласт для люминесцентных светильников, с предварительным и без предварительного нагрева. Первая модель повышает производительность и срок службы устройства, а также снижает шумовой эффект. Балласт без предварительного нагрева потребляет меньше энергии.
  Высокочастотный балласт для натриевых ламп. Это менее громоздкий балласт, чем обычные модели, установленные на светильниках низкого давления, простой в установке, с небольшим расходом энергии на собственные нужды.
• Электронный балласт для газоразрядных устройств. Эта модель обычно предназначена для натриевых и металлических ламп высокого давления, что увеличивает их срок службы до 20% по сравнению со стандартом. Время запуска уменьшается, как и мигающие эффекты. Следует отметить, что эти балласты подходят не для всех светильников.
• Многоламповый балласт. Он обладает тем преимуществом, что его можно использовать с несколькими типами люминесцентных устройств, в том числе в аквариумном освещении, создавая оптимальный праймер. Он имеет функцию записи всех параметров освещения в своей памяти.
• Балласт с цифровым управлением. Это модель последнего поколения, предлагающая множество возможностей гибкости и модульности при установке светильников. Это улучшает экономический аспект светодиодной лампы и комфорт яркости. При этом, он является самой дорогой моделью.

Электромагнитная реализация

Магнитные балласты (МБ) — это устройства со старой технологией. Они используются для семейства флуоресцентных ламп и некоторых металлогалогенных устройств.
Они, как правило, являются причиной гудения и мерцания, потому что регулируют ток постепенно. МБ используют трансформаторы для преобразования и контроля электроэнергии. Когда ток образует дугу через светильник, он ионизирует больший процент молекул газа. Чем больше их ионизировано, тем ниже сопротивление газа. Таким образом, без МБ ток будет подниматься так высоко, что лампа будет нагреваться и разрушаться.

Электромагнитная реализация

Трансформатор, который в МБ называют «дросселем», представляет собой проволочную катушку — индуктор, создающий магнитное поле. Чем больше протекает ток, тем больше магнитное поле, тем больше замедляет рост тока. Поскольку процесс протекает в среде переменного тока, ток течет в одном направлении только в течение 1/60 или 1/50 секунды, а затем падает до нуля, прежде чем будет протекать в противоположном направлении. Следовательно, трансформатор должен только замедлять течение тока на мгновение.

Электронная реализация

Производительность электронных балластов измеряется по разным параметрам. Наиболее важным является балластный фактор. Это отношение светоотдачи светильника, управляемой рассматриваемым ЭБ, к светоотдаче того же устройства, управляемой эталонным балластом. Это значение находится в диапазоне от 0,73 до 1,50 для ЭБ. Значимость такого широкого диапазона заключается в уровнях светоотдачи, которые могут быть получены с использованием одного ЭБ. Это находит большое применение в схемах диммирования. Однако установлено, что слишком высокий и слишком низкий балластные факторы ухудшают срок службы светильника из-за износа люмена в результате высокого и низкого тока соответственно.

Когда ЭБ должны сравниваться внутри одной и той же модели и производителя, часто используется коэффициент эффективности балласта, который представляет собой отношение коэффициента балласта выраженного в процентах к мощности и дает относительное измерение эффективности системы всей комбинации. Мера эффективности работы балласта с параметром коэффициент мощности (PF) — это мера эффективности, с которой ЭБ преобразует напряжение питания и ток в полезную мощность, подаваемую на лампу с идеальным значением 1.

Ремонт люминесцентного светильника. Основные неисправности и их устранение. Инструкция

Если светильник не пытается зажечься, перед поиском неисправности в нем нужно измерить напряжение на его входных клеммах. Если оно есть, то последовательность поиска такова:

Слегка покрутить лампы вокруг продольной оси. При правильной установке контакты ее должны располагаться параллельно плоскости светильника. Это положение определяется по максимуму усилия вращению или при повторной установке с запоминанием их положения в пространстве.
Заменить стартер на заведомо исправный. Электрики, обслуживающие помещения с люминесцентными светильниками, всегда имеют под рукой запас стартеров для проверки. При его отсутствии можно временно снять стартер с работающего светильника. При этом можно его оставить в работе – стартер не влияет на работоспособность уже зажженной люминесцентной лампы.
Проверить исправность лампы (ламп). В светильниках, имеющих две лампы, они включены последовательно. Стартер и дроссель для них общие. Четырехламповые светильники конструктивно представляют собой два двухламповых, объединенных в одном корпусе. Поэтому при выходе из строя одной лампы, вместе с ней гаснет и вторая.
Исправность ламп проверяют методом замены на исправные. Можно измерить мультиметром сопротивление нитей накала – оно не превышает десятков Ом. Почернение изнутри колбы лампы в районе нитей не свидетельствует о неисправности, но проверке она подвергается в первую очередь.
Если стартер и лампа исправны, проверяется дроссель. Его сопротивление, измеренное мультиметром, не превышает сотен Ом. Можно воспользоваться индикаторной отверткой, проверив прохождение «фазы» через дроссель: если она есть на его входе, то должна быть и на выходе. При возникновении сомнений дроссель заменяют.
Проверить исправность проводки светильника

Обратить внимание на контактные соединения дросселя, стартера и патронов ламп. Для удобства выполнения этой операции светильник лучше снять с потолка и положить на стол

Так будет удобнее и безопаснее.

Схема люминесцентного светильника с одной лампой Если светильник безуспешно пытается зажечься, то причину ищут в очередности: стартер, лампа, дроссель. Выход их из строя в данной ситуации равновероятен.

Схема люминесцентного светильника с двумя лампами

При использовании электронной пуско-регулирующей аппаратуры (ЭПРА) определить ее исправность, используя мультиметр, не просто. В этом случае, поменяв лампы на новые, проверив исправность всех контактных соединений, заменяют ЭПРА. Ее можно отремонтировать, но для этого нужны знания в электронике: умение проверять электронные компоненты и работать паяльником, разбираться в схемах и принципах их работы.

Электронная пуско-регулирующая аппаратура

Если яркость свечения лампы снизилась, то ее необходимо заменить. При отрицательных температурах люминесцентные лампы зажигаются дольше или не зажигаются совсем.

Как проверить электронный балласт для люминесцентных ламп?

Если в темном помещении при включении источника света отмечается едва заметное свечение накаливающих нитей, то вероятен выход из строя электронного балластного устройства, а также пробой конденсатора.

Стандартная схема всех осветительных приборов практически идентична, но может иметь существенные отличия, поэтому на первом этапе проверки нужно определиться с типом электронного балласта.

Проверка балласта

Проверка начинается с демонтажа трубки, после чего требуется закоротить выводы с нитей накаливания и подключить традиционную лампу на 220В с низкими показателями мощности. Диагностика устройства в условиях профессиональной ремонтной мастерской осуществляется посредством осциллографа, генератора частоты и других необходимых измерительных приборов.

Самостоятельная проверка предполагает не только визуальный осмотр электронной платы, но также последовательный поиск и выявление вышедших из строя деталей.

Бюджетные балластные устройства характеризуются наличием быстро выходящих из строя конденсаторов на 400V и 250V.

Пара ламп и один дроссель

Схема с одним дросселем

Стартеров здесь понадобится два, а вот дорогостоящий ПРА вполне можно использовать один. Схема подключения в этом случае будет чуть сложней:

Подсоединяем провод от держателя стартера к одному из разъемов источника света
Второй провод (он будет подлиней) должен проходить от второго держателя стартера к другому концу источника света (лампе)

Обратите внимание, что гнезд у него с обеих сторон два. Оба провода должны попасть в параллельные (одинаковые) гнезда, расположенные с одной стороны
Берем провод и вставляем его вначале в свободное гнездо первой, а затем второй лампы
Во второе гнездо первой подсоединяем провод с подключенной к нему розеткой
Раздвоенный второй конец этого провода подключаем к дросселю
Осталось подключить к следующему стартеру второй источник света

Подсоединяем провод в свободное отверстие гнезда второй лампы
Последним проводом соединяем противоположную сторону второго источника света к дросселю

Баклажаны: описание и характеристика 53 популярных и необычных сортов для открытого грунта и теплицы (Фото & Видео) +Отзывы

Балласт для газоразрядной лампы

Газорязрядная лампа — ртутная или металло-галоидная,
аналогично люминесцентной, обладает падающей вольт-амперной характеристикой. Поэтому
необходимо использовать балласт для ограничения тока в сети и поджига лампы. Балласты
для этих ламп во многом аналогичны балластам люминесцентных ламп и будут здесь
описаны очень кратко.

Самый простейший балласт (reactor ballast) представляет собой индуктивный дроссель,
включенный последовательно лампе для ограничения тока. Параллельно включается
конденсатор для улучшения коэффициента мощности. Такой балласт можно рассчитать
легко аналогично сделанномы выше для люминесцентной лампы. Необходимо учесть,
что ток газоразрядной лампы в несколько раз превышает ток люминесцентной. Поэтому
нельзя использовать дроссель от люминесцентной лампы. Иногда используется импульсное
зажигающее устройство (ИЗУ, inginitor) для поджига лампы.

Если напряжение сети недостаточно для поджига лампы, то дроссель может быть
совмещен с автотрансформатором для увеличения напряжения.

Этот тип балласта обладает тем недостатком, что при изменении напряжения сети
изменяется световой поток лампы, который зависит от мощности, пропорциональной
квадрату напряжения.

Такой тип балласта с постоянной мощностью (constant wattage) получил наибольшее
распространение сейчас среди индутивных балластов. Изменение напряжения питающей
сети на 13% приводит к изменению мощности лампы на 2%.

В этом схеме конденсатор играет роль ограничивающего ток элемента. Поэтому
конденсатор обычно ставиться достаточно большой.

Лучшими являются электронные балласты, которые аналогичны
люминесцентных ламп. Все что сказано
про те балласты справедливо для и для газоразрядных ламп. К тому же в таких балластах
можно регулировать ток лампы, уменьшая количества света. Поэтому если вы собираетесь
использовать газорязрядную лампу для освещения аквариума, то вам имеет смысл приобрести
электронный балласт.

 
назад к оглавлению 

Как вам статья?