Ремонт люминесцентной лампы своими руками.
Несколько лет пользуюсь светильником с трубчатой 18-ти ваттной люминесцентной лампой. Особых нареканий он ( светильник) не вызывл… Кроме замены сгоревших люминесцентных ламп, никаких отказов в работе не было. Но, как говорится, ничто не вечно…
Некоторое время назад при попытке включить светильник внутри него раздался хлопок, сопровождавшийся вспышкой. Светильник был немедленно обесточен, снят и задвинут на дальнюю полку в кладовой. Учитывая его солидный возраст первым решением было выбросить светильник на свалку. Позже все-таки было решено попытаться отремонтировать его.
Приступаем к ремонту.
Разбираем светильник и извлекаем люминесцентную лампу. Первым дело проверяем омметром нити накала лампы на предмет обрыва. Нити накала оказались целыми, соответственно и лампа оказалась исправной и пригодной к дальнейшей эксплуатации.
После вскрытия светильника сразу бросилось в глаза ужасное состояние заводского сетевого шнура, который находился внутри корпуса светильника. Изоляция шнура потрескалась во многих местах, утратила эластичность и крошилась прямо под пальцами.
Вот такой вид имеет сетевой шнур после десяти лет эксплуатации
Такое состояние провода таит в себе следующие опасности:
-возможность поражения электрическим током;
-возможность возникновения замыкания и, как следствие, возгорания;
Поэтому этот шнур меняем в первую очередь!
Продолжаем работу… Хлопок внутри светильника явно указывал на отказ электронного балласта.
Извлекаем электронный балласт
Визуальный осмотр не выявил сгоревших резисторов. Сетевой предохранитель также был исправен. Сетевой предохранитель –это крайняя левая деталь на платке балласта и обозначена как F1.
А вот электролитический конденсатор номиналом 4,7мкФ х 400V оказался вздутым
Чтобы проводить дальнейший ремонт не вслепую, пришлось поискать в сети схемы электронных балластов. Их есть великое множество, и они очень похожи друг на друга. Различие состоит только в номиналах некоторых деталей, наличии/отсутствии дополнительных защитных элементов и типе транзисторов.
Попытка сверить схему балласта из моей лампы с схемами из сети показала что, в нашем случае в схему балласта включены дополнительные элементы. Поэтому чтобы не ломать голову пришлось составить схему по печатной плате.
Первым делом в таких случаях проверяем транзисторы. Оба транзистора оказались негодными с пробитыми переходами Б-К. В данном балласте применены транзисторы типа ЕВ13003, которые являются аналогами транзистора MJE13003, но имеют отличную от оригинала цоколевку. Это нужно учитывать при замене вышедших из строя транзисторов.
Дальнейшая проверка выявила пришедшие в негодность резисторы R2,R3,R4,R5,R6,R7. Характер неисправности у всех резисторов аналогичен-увеличение сопротивления до 1МОм и больше.
Вышедшие из строя элементы помечены красными кружками на принципиальной схеме
Все конденсаторы ( кроме вышеуказанного электролита С2) оказались исправными.
Вместо негодных впаиваем резисторы типа МЛТ-0,125 необходимых номиналов.
Вместо транзисторов ЕВ13003 запаиваем какие-то китайские типа S13003.
Собираем светильник в обратном порядке.
Пробное включение…. Все заработало. ))
Всегда интересен вопрос выяснения причины выхода из строя радиодеталей. Применительно к этому светильнику, а точнее, к его электронному балласту, мои соображения следующие… Уже после ремонта обратил внимание на то, что корпус светильника в зоне установки электронного балласта ощутимо нагревается. Раньше на это как-то внимания не обращал. Нагрев указывает на то, что радиоэлементы работают в тяжелых температурных условиях. На мой взгляд-это одна из главных причин отказа радиоэлементов. Первым от перегрева видимо вышел из строя электролитический конденсатор 4,7мкФ х 400В, который является фильтром после диодного мостика. Ухудшение подавления пульсаций выпрямленного напряжения увеличило уровень напряжений, приложенных к переходам транзисторов. Следующим вылетел один из транзисторов, а дальше по принципу домино-вылетел и другой, попутно сгорели резисторы в базовых и эмиттерных цепях.. И все..Дальше был ремонт.
Электронный балласт компактной люминесцентной лампы дневного света фирмы DELUX
Лампы накаливания хотя и стоят дешево, но потребляют много электроэнергии, поэтому многие страны отказываются от их производства (США, страны Западной Европы). Взамен им приходят компактные люминесцентные лампы дневного света (энергосберегающие), их закручивают в те же патроны Е27, что и лампы накаливания. Однако стоят они в 15-30 раз дороже, зато в 6-8 раз дольше служат и в 4 раза меньше потребляют электроэнергии, что и определяет их судьбу. Рынок переполнен разнообразием таких ламп, в основном китайского производства. Одна из таких ламп, фирмы DELUX, показана на фото. 
Ее мощность 26 Вт -220 В, а блок питания, называемый еще электронным балластом, расположен на плате размерами 48×48 мм (рис.1) и находится в цоколе этой лампы. 
Ее радиоэлементы размещены на монтажной плате навесным монтажом, без применения ЧИП-элементов. Принципиальная схема нарисована автором из осмотра монтажной платы и показана на рис.2. 
Примечание к схеме: на схеме отсутствует точка, обозначающая соединение динистора, диода D7 и базы транзистора EN13003A Вначале уместно напомнить принцип зажигания люминесцентных ламп, в том числе и при применении электронных балластов. Для зажигания люминесцентной лампы необходимо разогреть ее нити накала и приложить напряжение 500. 1000 В, т.е. значительно больше, чем напряжение электросети. Величина напряжения зажигания прямо пропорциональна длине стеклянной колбы люминесцентной лампы. Естественно, для коротких компактных ламп она меньше, а для длинных трубчатых ламп — больше. После зажигания лампа резко уменьшает свое сопротивление, а значит, надо применять ограничитель тока для предотвращения КЗ в цепи. Схема электронного балласта для компактной люминесцентной лампы представляет собой двухтактный полумостовой преобразователь напряжения. Вначале сетевое напряжение с помощью 2-полупериодного моста выпрямляется до постоянного напряжения 300. 310 В. Запуск преобразователя обеспечивает симметричный динистор, обозначенный на схеме Z, он открывается, когда, при включении электросети, напряжение в точках его подключения превысит порог срабатывания. При открывании, через динистор проходит импульс на базу нижнего по схеме транзистора, и преобразователь запускается. Далее двухтактный полумостовой преобразователь, активными элементами которого являются два транзистора n-p-n, преобразует постоянное напряжение 300. 310 В, в высокочастотное напряжение, что позволяет значительно уменьшить габариты блока питания. Нагрузкой преобразователя и одновременно его управляющим элементом является тороидальный трансформатор (обозначенный в схеме L1) со своими тремя обмотками, из них две управляющие обмотки (каждая по два витка) и одна рабочая (9 витков). Транзисторные ключи открываются противофазно от положительных импульсов с управляющих обмоток. Для этого управляющие обмотки включены в базы транзисторов противофазно (на рис.2 начало обмоток обозначены точками). Отрицательные выбросы напряжения с этих обмоток гасятся диодами D5, D7. Открытие каждого ключа вызывает наводку импульсов в двух противоположных обмотках, в том числе и в рабочей обмотке. Переменное напряжение с рабочей обмотки подается на люминесцентною лампу через последовательную цепь, состоящую из: L3 — нити накала лампы -С5 (3,3 нФ 1200 В) — нити накала лампы — С7 (47 нФ/400 В). Величины индуктивностей и емкостей этой цепи подобраны так, что в ней возникает резонанс напряжений при неизменной частоте преобразователя. При резонансе напряжений в последовательной цепи, индуктивное и емкостное сопротивления равны, сила тока в цепи максимальна, а напряжение на реактивных элементах L и С может значительно превышать прикладываемое напряжение. Падение напряжения на С5, в этой последовательной резонансной цепи, в 14 раз больше, чем на С7, так как емкость С5 в 14 раз меньше и его емкостное сопротивление в 14 раз больше. Следовательно, перед зажиганием люминесцентной лампы максимальный ток в резонансной цепи разогревает обе нити накала, а большое резонансное напряжение на конденсаторе С5 (3,3 нФ/1200 В), включенного параллельно лампе, зажигает лампу. Обратите внимания на максимально допустимые напряжения на конденсаторах С5=1200 В и С7= 400 В. Такие величины подобраны неслучайно. При резонансе напряжение на С5 достигает около 1 кВ и он должен его выдерживать. Зажженная лампа резко уменьшает свое сопротивление и блокирует (закорачивает) конденсатор С5. С резонансной цепи исключается емкость С5, и резонанс напряжений в цепи прекращается, но уже зажженная лампа продолжает светиться, а дроссель L2 своей индуктивностью ограничивает ток в зажженной лампе. При этом преобразователь продолжает работать в автоматическом режиме, не меняя свою частоту с момента запуска. Весь процесс зажигания длится меньше 1 с. Следует отметить, что на люминесцентную лампу все время подается переменное напряжение. Это лучше, чем постоянное, так как обеспечивает равномерный износ эмиссионных способностей нитей накаливания и этим увеличивает срок ее службы. При питании ламп от постоянного тока срок ее службы уменьшается на 50%, поэтому постоянное напряжения на газоразрядные лампы не подают. Назначения элементов преобразователя.
Типы радиоэлементов указаны на принципиальной схеме (рис.2).
1. EN13003A- транзисторные ключи (на монтажной схеме производители их почему-то не обозначили). Это биполярные высоковольтные транзисторы средней мощности, n-p-n проводимости, корпус ТО-126, их аналоги MJE13003 или КТ8170А1 (400 В; 1,5 А; в импульсе 3 А), можно и КТ872А (1500 В; 8 А; корпус Т26а), но по габаритам они больше. В любом случае надо правильно определить выходы БКЭ, так как у разных производителей могут быть разные их последовательности, даже у одного и того же аналога.
2. Тороидальный ферритовый трансформатор, обозначенный производителем L1, размеры кольца 11x6x4,5, вероятная магнитная проницаемость 2000, имеет 3 обмотки, две из них по 2 витка и одна 9 витков.
3. Все диоды D1-D7 однотипные 1N4007 (1000 В, 1 А), из них диоды D1-D4 — выпрямительный мост, D5, D7 — гасят отрицательные выбросы управляющего импульса, a D6 — разделяет источники питания.
4. Цепочка R1СЗ обеспечивает задержку пуска преобразователя с целью «мягкого пуска» и не допущения броска пускового тока.
5. Симметричный динистор Z типа DB3 Uзс.max=32 В; Uoc=5 В; Uнеотп.и.max=5 В) обеспечивает первоначальный запуск преобразователя.
6. R3, R4, R5, R6 — ограничительные резисторы.
7. С2, R2 — демпферные элементы, предназначенные для гашения выбросов транзисторного ключа в момент его закрытия.
8. Дроссель L1 состоит из двух склеенных между собой Ш-образных ферритовых половинок. Вначале дроссель участвует в резонансе напряжений (совместно с С5 и С7) для зажигания лампы, а после зажигания своей индуктивностью гасит ток в цепи люминесцентной лампы, так как зажженная лампа резко уменьшает свое сопротивление.
9. С5 (3,3 нФ/1200 В), С7 (47 нФ/400 В) — конденсаторы в цепи люминесцентной лампы, участвующие в ее зажигании (через резонанс напряжений), а после зажигания С7 поддерживает свечения.
10. С1 — сглаживающий электролитический конденсатор.
11. Дроссель с ферритовым сердечником L4 и конденсатор С6 составляют заградительный фильтр, не пропускающий импульсные помехи преобразователя в питающую электросеть.
12. F1 — мини-предохранитель в стеклянном корпусе на 1 А, находится вне монтажной платы. Ремонт.
Перед тем как ремонтировать электронный балласт, необходимо «добраться» до его монтажной платы, для этого достаточно ножом разъединить две составные части цоколя. При ремонте платы под напряжением будьте осторожны, так как ее радиоэлементы находятся под фазным напряжением! Перегорание (обрыв) накальных спиралей люминесцентной лампы, при этом электронный балласт остается исправным. Это типичная неисправность. Восстановить спираль невозможно, а стеклянные люминесцентные колбы к таким лампам отдельно не продаются. Какой же выход? Или приспособить исправный балласт к 20-ватному светильнику, имеющему прямую стеклянную лампу, вместо его «родного» дросселя (светильник будет работать надежнее и без гула) или использовать элементы платы как запчасти. Отсюда рекомендация: закупайте однотипные компактные люминесцентные лампы — легче будет ремонтировать. Трещины в пайке монтажной платы. Причина их появления — периодическое нагревание и последующее, после выключения, остывание места пайки. Нагревается место пайки от элементов, которые греются (спирали люминесцентной лампы, транзисторные ключи). Такие трещины могут проявиться после нескольких лет эксплуатации, т.е. после многократного нагревания и остывания места пайки. Устраняется неисправность повторной пайкой трещины. Повреждение отдельных радиоэлементов. Отдельные радиоэлементы могут повредиться как от трещин в пайке, так и от скачков напряжения в питающей электросети. Хотя в схеме и есть предохранитель, но он не защитит радиоэлементы от скачков напряжений, как это мог бы сделать варистор. Предохранитель сгорит от пробоев радиоэлементов. Безусловно, самым слабым местом из всех радиоэлементов данного устройства являются транзисторы. Радiоаматор №1, 2009г.
Электронный балласт: устройство, ремонт и схема подключения для люминисцентных ламп
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 и 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
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 предназначен. 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
светодиодный светильник
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.
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.
Электронные балласты для T8 люминесцентных ламп Helvar EL-ngn
Кроме того, что показано в таблице, электронные балласты серии Helvar EL-ngn еще обладают общими для всех характеристиками. Перечислим их в следующей таблице.
| Характеристика | Показатель |
|---|---|
| Максимальная температура точки «tc», °С | 75 |
| Максимальная окружающая температура, °C | -20…+50 |
| Температура хранения, °C | -40…+80 |
| Максимально допустимая влажность | Без конденсации |
| Минимальное число пусков лампы | >50 000 |
| Переменное напряжение, В | 198—264 |
| Постоянное напряжение (для старта >190 В) | 176—280 |
| Максимальное перенапряжение, В | 320 В, 1 час |
| Коэффициент мощности (λ, cosφ) | 0,98 |
| Ток утечки на землю, мА | Оцените: |
Ремонт электронного балласта
Один, транзистор горит редко. Обычно, второй, так же, оказывается подпаленным и (или) пробиты (оборваны) диоды (когда один, а когда и все 4) выпрямителя.
Заодно, пробой транзистора тянет перегорание резисторов в базовой и (если стоят) в эммитерной цепи транзисторов.
В общем, ремонт ЭПРА, в первую очередь, заключается в проверке исправности ВСЕХ его элементов. Благо, их там не много и все «звонятся» без выпаивания.
Такого, как у Вас, транзистора я тоже не знаю.
Но, как правило, используются типа MJE13001(3, 5) или подобные.
Указанные транзисторы достаточно распространены, по этому, если возьмёте их, то не ошибётесь. Рекомендую менять сразу пару.
Даташиты на эти транзисторы легко отыскиваются в сети.
По этому, определиться будет не сложно.
При мощности Вашей ЛДС в 15Вт, вполне достаточно MJE13001. При правильной настройке инвертора, они даже греться не должны.
Можете поставить с запасом — MJE13003.
Остаётся вопрос, почему сгорел Ваш ЭПРА?
Если причины неочевидны (взял, и сгорел), то нужно приянть меры — обязательно поставить резистор, примерно, на 10Ом на входе ЭПРА. То есть, питание 220В подавать на на ЭПРА через этот резистор.
Ну, и раз залезли в схему, то грех не усовершенствовать её, увеличив ёмкость электролитического конденсатора фильтра до 10мкФ, и установив либо позистор параллельно ЛДС, либо термистор на 100-700Ом последовательно с резонансным конденсатором контура.
Очень полезно замерить режимы работы ЛДС, осциллограммы её тока и напряжения, а так же, токи транзисторов.
После этого, у Вашего ЭПРА появится шанс работать, как минимум, до расходования ресурса ЛДС.
Большое Вам спасибо за такой детальный и доступный для моего понимания ответ.
В суботу ждет радиобазар, а позже отпишу что получилось.
Еще раз спасибо.
vistv, судя по фото — ЭПРА «знакомый».
Всё, что я рекомендовал, к нему относится в полной мере.
Только меня смущает поплывшая изоляционная лента на дросселе, что говорит о его сильном нагреве.
Как бы там межвиткового не было.
Стоит проверить до включения после ремонта.
Теперь моя очередь
В субботу, наконец-то, дошли руки до лампы. Еще раз проверил спирали. ОБРЫВ Одна из спиралей в непосотянном обрыве: то звонится, то нет. Отсюда вопрос: можно ли что-нибудь сделать? Раньше, помню, ЛДС запускали с помощью умножителя напряжения. Может что-то можно сделать с ЭПРА?
Если запуск основан на резонансе напряжений, то можно Просто замыкаете обе спирали — и все!
Не понял. А транзисторы от этого не выгорят? Получается, что на выходе резонансный контур — и все?
Естественно, если обе спирали закоротить, то получится бомба замедленного действия.
Стоит ЛДС случайно не зажечься в течение пары секунд, и транзисторы постреляют.
Не стоит заведомо обрекать на гибель исправный ЭПРА.
Лучше его использовать для ремонта другой энергосберегайки или заменить им стандартный дроссель в светильнике с линейными ЛДС.
Ещё можно купить обычную стандартную ЛДС на 5-7-9-11Вт и приклеить вместо перегоревшей трубки. Получится самопальная энергосберегайка. Хотя и довольно корявая, но рабочая. Для помещений, типа «склад» или для коридора — подойдёт.
ChA: А транзисторы от этого не выгорят?
Ну, на этот предмет в нормальном балласте существует токовая защита. Ну и потом — не от хорошей же жизни такой вопрос возник. Правильное решение здесь — купить новую лампу
DWD: Не стоит заведомо обрекать на гибель исправный ЭПРА
Вот и я так думаю. Но лампу хочется зажечь. Наверное попробую поставить в прикроватный светильник — там можно будет тыкать в нее пальцем Если вообще перестанет зажигаться, попробую собрать умножитель. 4 диода и 4 конденсатора в корпус ЭПРА влезут. А плату отправлю в коробку к другим исправным — у меня их сейчас штук пять лежат разной мощности — про знакомого из магазина я писал выше
DWD: Ещё можно купить обычную стандартную ЛДС на 5-7-9-11Вт
Сгоревшвя лампа — 23Вт. И стояла в ванной комнате. Так что ЛДС надо тоже ватт на 20. Вообще, надо будет подумать, может соорудить для ванной комнаты такой светильник.
seybr. Есть несколько ламп 27вт на 110вольт.Пожайлуста подскажите,что можно
придумать? Соеденить две последовательно?Какие будут мысли?
Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.
