Балласт — это… что обозначает слово?

Общий принцип работы элемента

По сути, балласт для люминесцентных ламп представляет собой дроссель. Он регулирует силу подачи тока, ограничивая или разделяя разночастотные электрические сигналы. Ликвидирует пульсации постоянного тока. Происходит нагрев катодов люминесцентных ламп.

Далее, на них производится подача необходимого количества напряжения, которое активирует работу осветительного прибора. Напряжение корректируется с помощью особого регулятора, который впаян в инверторную схему. Именно он отлаживает диапазон напряжений. За счет вышеперечисленных особенностей работы балласта мерцание в источнике света полностью исключается.

В схему встроен и стартер. Его функции – трансляция напряжения и зажигание. При включении лампы, на микросхеме балласта происходит снижение силы тока. Данная особенность позволяет выстроить необходимый режим работы осветительного прибора.

Сегодня на рынке широко представлены такие виды балластных устройств, как:

• электромагнитные;
• электронные;
• балласты для компактных ламп.

Представленные категории отмечены надёжной работой и обеспечивают длительное функционирование и простоту эксплуатации всех люминесцентных ламп. Все эти приборы имеют идентичный принцип действия, однако отличаются по некоторым пунктам.

Электромагнитные

Данные балласты применимы для ламп, подключенных к электросети при помощи стартера. Первично возникающий разряд интенсивно разогревает и замыкает биметаллические электродные элементы. Происходит резкое увеличение рабочего тока.

Электромагнитный балласт легко узнать по внешнему виду. Конструкция более массивная, по сравнению с электронным прототипом.

При выходе из строя стартера, в схеме электромагнитного балласта, возникает фальстарт. При поступлении питания лампа начинает мигать, впоследствии идёт ровная подача электроэнергии. Эта особенность значительно снижает рабочий ресурс источника освещения.

Плюсы	Минусы
Высококлассный уровень надежности, доказанный практикой и временем.	Долгий запуск — на первом этапе эксплуатации запуск осуществляется за 2-3 секунды и до 8 секунд к моменту завершения срока службы.
Простота конструкции.	Повышенный расход электроэнергии.
Удобство эксплуатации модуля.	Мерцание лампы с частотой 50 Гц (эффект стробирования). Негативно влияет на человека, который длительно находится в помещении с подобным видом освещения.
Доступная цена для потребителей.	Слышен гул работы дросселя.
Количество фирм производителей.	Значительный вес конструкции и громоздкость.

Электронные

Сегодня применяются магнитные и электронные балластники, которые состоят в первом случае из микросхемы, транзисторов, динисторов и диодов, а во втором – из металлических пластин и медного провода. Посредством стартера лампы запускаются, причем в качестве единой функции этого элемента с балластником в одной схеме организовано явление в электронном варианте детали.

• малый вес и компактность;
• плавное быстрое включение;
• в отличие от электромагнитных конструкций, которым для работы требуется сеть 50 Гц, высокочастотные магнитные аналоги функционируют без шумов от вибрации и мерцания;
• снижены потери на нагревание;
• коэффициенты мощности в электронных схемах достигают 0,95;
• продленный срок эксплуатации и безопасность применения обеспечиваются несколькими видами защиты.

Достоинства	Недостатки
Автоматическая настройка балласта под различные виды ламп.	Более высокая стоимость, по сравнению с электромагнитными моделями.
Моментальное включение осветительного прибора, без дополнительной нагрузки на устройство.
Экономия потребления электроэнергии до 30%.
Исключен нагрев электронного модуля.
Ровная световая подача и отсутствие шумовых эффектов в процессе освещения.
Увеличение срока службы люминесцентных ламп.
Дополнительная защита гарантирует увеличение степени пожаробезопасности.
Снижение рисков в процессе эксплуатации.
Ровная подача светопотока исключает быструю утомляемость.
Отсутствие негативных функций в условиях пониженных температур.
Компактность и легкость конструкции.

Для компактных люминесцентных ламп

Компактные типы ламп дневного света представлены приборами, аналогичным лампой накаливания типов Е27, Е40 и Е14. В таких схемах электронные балласты встраиваются вовнутрь патрона. В данной конструкции исключён ремонт в случае поломки. Дешевле и практичнее будет приобрести новую лампу.

Схемы электронного балласта 4×18 (2×36)

ЭБ 4×18 используется с инвертирующими конденсаторами, емкость которых 5 пФ. Таким образом, сопротивление данного модуля может повышаться до 40 Ом. Еще одной особенностью данной схемы является нахождение дроссельного элемента (его можно обнаружить ниже динистора).

Схема ЭПРА 4×18

В схеме выше используется только один транзистор. Трансформатор выполняет функцию понижения и выпрямления тока. Этот элемент защищает устройство от перегрузок, однако в схеме присутствует и предохранитель.

Схема для «Навигатора»

Еще один ЭБ 4×18 — «Навигатор». В схеме также присутствуют понижающий трансформатор и транзистор. Основное отличие заключается в наличии специального регулятора, который позволяет изменять выходное напряжение. Емкостный резистор также отличает эту схему от предыдущей.

Обратите внимание! Здесь используются два конденсатора с емкостью 5 и 7 пФ. Это позволяет создавать сопротивление до 40 Ом. В данной схеме не применяется предохранитель

В данной схеме не применяется предохранитель.

Схема 2×36

Схема балласта 2×36 включает в себя трансивер для расширения. Подключение устройства производится при помощи устройства-переходника. Так же как и в предыдущих вариантах, имеются конденсаторы, однако емкость их меньше, всего 4 пФ. Схему отличает наличие тиристоров и регуляторов частоты. У большинства моделей модулей такого типа можно увидеть в схеме два выпрямителя. Рабочее напряжение такого балласта равно 200 В, а частота — 55 Гц.

Электронный балласт 4×18 — необходимое устройство для сохранения целостности люминесцентных ламп. Схем, чтобы его подключить, существует несколько. Выбрать можно наиболее подходящую и простую в исполнении.

Подключение светильника к ЭПРА

Нередко домашние мастера самостоятельно улучшают работу люминесцентных ламп путем замены устаревшей пускорегулирующей аппаратуры на более современное электронное устройство. На начальном этапе светильник демонтируется и из него вынимаются все детали. Новая электронная аппаратура должна соответствовать размерам улучшаемого светильника.

Сам процесс подключения выполняется сравнительно легко, поскольку в светильнике будут размещаться лишь лампы, провода и схема ЭПРА. В корпусе светильника должно быть достаточно места для размещения электронного блока, он должен легко подключаться к клеммам, расположенным на корпусе. Крепление выполняется с помощью саморезов, после чего производится соединение между собой аппаратуры, проводов и люминесцентной лампы.

Подключение двух ламп осуществляется таким же образом, с использованием последовательной схемы. Соответственно, мощность ЭПРА должна в два раза превышать мощность источников света. По такому же принципу подключается три и более ламп в общем корпусе.

После подключения остается лишь проверить работоспособность схемы и убедиться, что лампы работают по новому. Как правило, включение происходит мгновенно, без предварительного разогрева, отсутствует гудение и пульсация света, яркость свечения заметно возрастает.

В случае правильного подключения увеличивается срок эксплуатации светильника, снижается расход электроэнергии.

Схема принципиальная

Это большая часть данного ЭПРА, дроссель и конденсатор у китайцев сюда не вошли.

Собственно добросовестно срисованная с печатной платы схема. Номинал электронных компонентов, позволяющих это сделать, определялся не только «по внешнему виду», но и при помощи замеров, с предварительным выпаиванием компонентов из платы. На схеме номинал резисторов указан в соответствии с цветовой маркировкой. Только в отношении дросселя позволил себе не разматывать имеющийся для определения количества витков, а замерил сопротивление намотанного провода (1,5 Ом при диаметре 0,4 мм) — сработало.

Первая сборка на монтажной плате. Номиналы компонентов подбирал скрупулёзно, невзирая на габариты и количество, и был вознаграждён — лампочка зажглась с первого раза. Ферритовое кольцо (10 х 6 х 4,5 мм) от энергосберегающей лампочки, его магнитная проницаемость неизвестна, диаметр провода катушек на него намотанных 0,3 мм (без изоляции). Первый пуск в обязательнейшем порядке через лампочку накаливания в 25 Вт. Если она горит а люминесцентная первоначально мигает и тухнет — увеличивайте (постепенно) номинал С4, когда всё заработало и ничего подозрительного обнаружено не было, и убрал лампу накаливания, то уменьшил его номинал до первоначального значения.

В какой-то мере ориентируясь на печатную плату первоисточника, нарисовал печатку под имеющийся подходящий корпус и электронные компоненты.

Протравил платку и собрал схему. Уже предвкушал момент, когда буду доволен собой и рад бытию. Но, схема, собранная на печатной плате отказалась работать. Пришлось вникать и заниматься подбором резисторов и конденсаторов. На момент установки ЭПРА по месту эксплуатации С4 имел ёмкость 3n5, С5 — 7n5, R4 сопротивление 6 Ом, R5 — 8 Ом, R7 — 13 Ом.

Светильник «вписался» не только в дизайн, лампа, поднятая до упора вверх, дала возможность комфортно пользоваться полочкой внутри ниши секретера. Уют в «помещении» наводил Babay.

Люминесцентная лампа (ЛЛ) представляет собой стеклянную трубку, заполненную инертным газом (Ar, Ne, Kr) с добавлением небольшого количества ртути. На концах трубки имеются металлические электроды для подачи напряжения, электрическое поле которого приводит к пробою газа, возникновению тлеющего разряда и появлению электрического тока в цепи. Свечение газового разряда бледно-голубого оттенка, в видимом световом диапазоне очень слабое.

Но в результате электрического разряда большая часть энергии переходит в невидимый, ультрафиолетовый диапазон, кванты которого, попадая в фосфорсодержащие составы (люминофорные покрытия) вызывают свечение в видимой области спектра. Меняя химический состав люминофора, получают различные цвета свечения: для ламп дневного света (ЛДС) разработаны различные оттенки белого цвета, а для освещения в декоративных целях можно выбрать лампы иного цвета. Изобретение и массовый выпуск люминесцентных ламп – это шаг вперед по сравнению с малоэффективными лампами накаливания.

В переносном смысле

В этом значении балласт – это то же самое, что обуза, то есть то, что отягощает, но не приносит пользы.

Примеры употребления:

• «Сначала писатель вкладывает в рукопись все свое умение, волю, талант, удачные находки, а затем она валяется в домашнем столе как лишний балласт, а жизнь автора идет наперекосяк».
• «Вдруг каюты стали заполняться водой, после этого все взялись за сбрасывание за борт балласта – пришлось расстаться даже с мясными консервами, горючим, запасами пресной воды».
• «Сергей сел возле машины спереди, выбросив несколько мешков балласта, которые лежали на дне лодки».
• «Печально было осознавать это, но на сегодняшний день семья для Вадима была не более чем балластом, который значительно затруднял ему движение вверх по карьерной лестнице, ставшее основой его существования».
• «Очень важным качеством для человека является умение избавляться от балласта ненужных воспоминаний и переживаний и идти по жизни дальше обновленным».

Принцип работы пускателя

Какая бы ни была применена схема для пуска люминесцентной лампы. Общий принцип работы остается неизменным. В принципе, сходные процессы происходят при использовании дросселя и стартера. Всего три фазы:

• Первоначальный прогрев электродов. В электронном баласте это происходит достаточно мягким повышением напряжения на вольфрамовые нити.
• Поджиг. В этот момент схема подает высоковольтный импульс (обычно около полутора киловольт). Этого достаточно для электрического пробоя газа и паров ртути. Напряжение поджига у люминесцентных ламп существенно выше напряжения горения.
• Горение. После высоковольтного импульса схема снижает напряжение до необходимого для поддержания тлеющего разряда. Частота переменного тока на электродах может достигать 38 кГц в зависимости от схемы.

В ЭПРА поджигающей импульс обеспечивается электронной схемой. В классической схеме – за счет энергии, накопленной дросселем. Прогрев электродов также обеспечивает ЭПРА. При стартерной схеме включения, электроды прогреваются в момент замыкания контактов стартера. Его можно заменить кнопкой без фиксации.

На железной дороге

В железнодорожном путевом хозяйстве речь идет о минеральном сыпучем материале, который используется для сооружения верхней части путевого строения, так называемой балластной призмы.

Примеры употребления:

• Балласт служит для заполнения пространства, находящегося между такими компонентами, как постель шпал, прочие рельсовые опоры и основная площадка земляного полотна, а еще в шпальных ящиках и за торцами шпал.
• Балласт, являясь одним из самых важных элементов верхнего строения пути, служит для обеспечения его вертикальной и горизонтальной устойчивости, сопротивляясь воздействию изменяющихся температур и поездных нагрузок.

Как правильно выбрать

Перед тем как выбрать устройство для ламп освещения обращают внимание на такие характеристики:

Тип, мощность и количество ламп в схеме освещения. В листе спецификаций для электронного флуоресцентного балласта будет указано, какие типы и конфигурации светильников предназначены для работы балласта. Тип запуска — мгновенный или запрограммированный. Если система освещения характеризуется частым переключением из-за датчиков присутствия или других факторов, выбирают «запрограммированный запуск». В противном случае — «мгновенный», который является лучшим выбором. Балластный фактор. Обычный балластный коэффициент (от 0,77 до 1,1) является значением по умолчанию для большинства общего освещения. Низкий балластный коэффициент ( 1.1) полезен, когда целью является увеличение световой мощности для таких помещений, как склады или крупные розничные магазины. В этом случае пользователь получит примерно 10% увеличение светового потока по сравнению с номинальной освещенностью прибора. Входное напряжение. Некоторые ЭБ обеспечивают универсальное напряжение, другие удельное. В любом случае, проверяют требования к входному напряжению — 120/277/347 В. Минимальная начальная температура. Листы спецификации балласта включают температуры, которые будут варьироваться в зависимости от типа светильника, управляемой балластом. Например, ЭБ может показывать минимальную начальную температуру с −17 С до +30 С. Очевидно, что вариации довольно значительные. Поэтому при выборе ЭБ исходят из минимальной и максимальной температуры воздуха в помещении. Нормальная схема подключение — параллель. Это позволяет другим светильникам оставаться зажженными, даже если одна лампа в приборе гаснет. Контроль анти-стратификации: страты — это нежелательные яркие и тусклые области, которые могут образовывать структуру стоячей волны по всей длине светильника. Полоски более вероятны, когда лампа работает при низких температурах. Производители разработали способы минимизации этих зон и часто ссылаются на функцию защиты от зачистки в спецификации на ЭБ. Оценка звука. ЭБ с рейтингом «А» будет тихо гудеть, с рейтингом «D» вызовет ярко выраженный шум

Важность оценки звука зависит от назначения помещений. В библиотеках устанавливают ЛЛ с максимально тихим балластом, в то время как этот параметр, не так важен для складов

Светодиодный переход: у некоторых производителей ЭБ есть списки мгновенных и запрограммированных стартовых балластов, которые они называют «LED Ready». Гарантия производителя.

Схемы электронного

В зависимости от типа конкретной лампочки элементы ЭПРА могут иметь различную реализацию, как по электронной начинке, так и по встраиваемости. Ниже будут рассмотрены несколько вариантов для приборов с различной мощностью и конструкцией.

Схема ЭПРА для ламп дневного света с мощностью 36 Вт

В зависимости от применяемых электронных деталей по типу и техническим показателям у балластников электрическая схема может существенно отличаться, однако выполняемые ими функции будут такими же.

На приведенном выше рисунке в схеме используются такие элементы:

• диоды VD4–VD7 предназначены для выпрямления тока;
• конденсатор С1 предназначен для фильтрации тока, проходящего через систему диодов 4-7;
• конденсатор С4 начинает зарядку после подачи напряжения;
• динистор CD1 пробивается в момент достижения напряжением показателя 30 В;
• транзистор T2 открывается после пробития 1 динистора;
• трансформатор TR1 и транзисторы T1, T2 запускаются в результате активации на них автогенератора;
• генератор, дроссель L1 и последовательные конденсаторы С2, С3 на частоте примерно 45–50 кГц начинают резонировать;
• конденсатор С3 включает лампу после достижения на нем пусковой величины заряда.

Схема ЭПРА на базе диодного моста для ЛДС с мощностью 36 Вт

В приведенной схеме есть одна особенность – колебательный контур встраивается в конструкцию самого осветительного прибора, что обеспечивает резонанс прибора до момента появления в колбе разряда.

Таким образом, частью контура будет выступать нить накала лампы, что в момент появления разряда в газовой среде сопровождается изменением в колебательном контуре соответствующих параметров. Это выводит его с резонанса, что сопровождается снижением до рабочего уровня напряжения.

Схема ЭПРА для ЛДС с мощностью 18 Вт

Лампы, которые оснащены Е27 и Е14 цоколем сегодня получили наибольшее распространение среди потребителей. В этом приборе балласт встраивается прямо в конструкции устройства. Выше приведена соответствующая схема.

Схема ЭПРА на базе диодного моста для ЛДС с мощностью 18 Вт

Необходимо учитывать особенность строения автогенератора, в основу которого входит пара транзисторов.

Из повышающей обмотки, обозначенной на схеме 1-1 трансформатора Тр, поступает питание. Частями последовательного колебательного контура выступает дроссель L1 и конденсатор С2, резонансная частота которого от генерируемой автогенератором существенно отличается. Приведенная выше схема используется для настольных осветительных приборов бюджетного класса.

Схема ЭПРА в более дорогих устройствах для ЛДС с мощностью 21 Вт

Необходимо отметить, что более простые схемы балласта, которые применяются для осветительных приборов типа ЛДС, не смогут гарантировать длительную эксплуатацию лампы, поскольку подвергаются большим нагрузкам.

У дорогих изделий такой контур обеспечивает стабильное функционирование на протяжении всего эксплуатационного срока, поскольку все используемые элементы соответствуют более серьезным техническим требованиям.

Происхождение

В заключение изучения вопроса о том, что означает слово «балласт», для лучшего понимания стоит рассмотреть его этимологию. По мнению исследователей, оно происходит от северогерманского существительного barlast. Последнее образовалось путем соединения двух слов: прилагательного bar, что значит «голый», и существительного last, обозначающего «груз».

В русском языке слово впервые обнаруживается на страницах изданного Петром Великим в 1720 году Морского устава. Считается, что оно является заимствованным из нидерландского языка, будучи образованным от существительного ballast.

Схема включения люминисцентной лампы со стартером (preheat start)

Традиционная схема, используемая очень давно, в случае
когда напряжение сети достаточно для зажигания лампы. В ней используется балласт,
представляющий собой большое индуктивное сопротивление — дроссель, и стартер —
маленькая неоновая лампа, служащая для предварительного подогрева электродов лампы.
Параллельно неоновой лампе в стартере стоит конденсатор для уменьшения радиопомех.
Также в схему может включатся и конденсатор для улучшения коэффициента мощности.

При включении лампы в сеть, вначале, возникает разряд в стартере и через электроды лампы проходит небольшой ток, который подогревает их, тем самым уменьшая напряжение зажигания лампы. При возникновении разряда в лампе, напряжение между электродами падает. отключая цепь стартера. В старых схемах вместо стартера использовалась кнопка, которую надо было держать в течении нескольких секунд. Балласт используется только для ограничения тока. Параметры балласта рассчитать несложно самим (в случае, если вы нашли на помойке дроссель и хотите его использовать).

Определить параметры индуктивного балласта можно очень
несложно пользуясь правилами расчета цепей перменного тока. Для примера рассмотрим
лампу мощностью 40Вт (F40T12) длиной 48″ (122 см), включенную в сеть напряжением
230В

Рабочий ток лампы составляет около 0.43A. Коэффициент
мощности лампы равен примерно 0.9 (в принципе, можно считать лампу активной нагрузкой).
Напряжение на лампе равно: 40Вт/(0.43А*0.9)=102В. Активная составляющая напряжения
равна: 102В*0.9=92В, реактивная равна 102В*sqrt(1-0.9^2)=44В.
Потери мощности в балласте составляют 9-10Вт. Отсюда, суммарный коэффициент мощности
равен: (40Вт+10Вт)/(230В*0.43A)=0.51 (сюда явно просится корректирующий конденсатор).
Активная составляющая падения напряжения на балласте равна: 230В*0.51-102В=15В,
реактивная составляющая 230В*sqrt(1-0.51^2)-44В=154В. Активное сопротивление балласта
равно 15В/0.43А=35 Ом, реактивное 154В/0.43=358 Ом. Индуктивность балласта на
частоте 50Гц равна 358/(2*31.4*50)=1.1Гн

Аналогичный расчет для лампы мощностью 30Вт (F30T12) длиной
36″ (91 см), у которой рабочий ток 0.37А, дает параметры балласта — активное
сопротивление равно 59 Ом, реактивное 450 Ом. Суммарный коэффициент мощности равен
0.45. Индуктивность балласта 1.4Гн

Отсюда, вообщем-то понятно, что произойдет если использовать
балласт для 40Вт лампы в схеме с 30Вт лампой — ток будет превышать номинальное
значение, что приведет к более быстрому выходу лампы из строя. И наоборот, использование
балласта от менее мощной лампы в схеме с более мощной лампой приведет к ограничению
тока и пониженной светоотдачей.

Для улучшения коэффициента мощности можно использовать
конденсатор. Например, в первом примере, для лампы 40Вт, конденсатор, включенный
параллельно, рассчитывается следующим образом. Ток через конденсатор 0.43А*sqrt(1-0.51^2)=0.37A,
реактивное сопротивление конденсатора равно 230В/0.37А=622Ом, емкость для сети
50Гц равняется: 1/(2*3.14*50*622)=5.1мкФ. Конденсатор должен быть на 250В. Его
можно включить и последовательно (рассчитывается аналогично), но при этом надо
использовать конденсатор на 450В.

назад к оглавлению

Подключение через электромагнитный балласт со стартером

Самым простым, дешевым, а потому и наиболее распространенным является электромагнитный балласт. В нем применен самый обычный дроссель, рассчитанный на переменный ток с частотой 50 Гц. Одним из важных недостатков такого дросселя является смещение фазы тока относительно фазы напряжения, при котором эффективность любого электрического устройства снижается.

Схема подключения ЭПРА

В характеристиках обычно указывают не угол, на который происходит смещение, а его косинус — cosφ. Чтобы уменьшить угол расхождения и тем самым увеличить cosφ, приблизив его к единице, в пусковое устройство вводится компенсирующий конденсатор. Подключаться он может по-разному, чаще всего — по схеме параллельной компенсации.

Неотъемлемой частью данной схемы является стартер — газоразрядная лампа в миниатюре, заполненная неоном. У стартера имеются две особенности:

1. Объем неона в нем подобран таким образом, чтобы напряжение зажигания было выше напряжения горения основной лампы, но ниже сетевого напряжения.
2. Один из контактов представляет собой биметаллическую пластину, которая по достижении определенной температуры изгибается (из-за разности коэффициентов линейного расширения входящих в ее состав металлов) и при этом прикасается ко второму контакту стартера.

Стартер подключен между электродами лампы последовательно с ними, как бы в обход разрядного промежутка, то есть параллельно ему.

Подключение люминесцентных ламп через ЭПРА

Вот как работает эта схема:

1. При подаче напряжения на лампу газовый промежуток в стартере пробивается и возникает дуга, замыкающая цепь «дроссель — 1-й электрод — стартер — 2-й электрод». По этой цепи течет ток, величина которого ограничивается дросселем. Он заставляет греться электроды лампы, также от дугового разряда в стартере греются его электроды.
2. Когда биметаллический контакт стартера достаточно разогревается, он сгибается и прикасается ко второму контакту, вследствие чего ток направляется мимо стартера и тот начинает остывать.
3. Остыв, биметаллический контакт отсоединяется от второго контакта и из-за размыкания цепи на дросселе возникает значительный импульс напряжения. Если этот импульс возникнет в момент однонаправленной фазы сетевого напряжения, то суммарное напряжение на дросселе окажется достаточным для пробоя промежутка между электродами лампы и та включится. Вероятность такого совпадения относительно невелика, поэтому описанный цикл успевает обычно повториться несколько раз. При этом происходит характерное мигание лампы, что считается одним из недостатков светильников этого типа.

Во время повторяющихся попыток включения стартер становится источником радиочастотных помех, для подавления которых параллельно ему подключается конденсатор.

ЭПРА для компактных ЛДС

Сравнительно недавно стали широко использоваться в быту люминесцентные энергосберегающие лампы, адаптированные под стандартные патроны для простых ламп накаливания – Е27, Е14, Е40. В этих устройствах электронные балласты находятся внутри патрона, поэтому ремонт этих ЭПРА теоретически возможен, но на практике проще купить новую лампу.

На фото показан пример такой лампы марки OSRAM, мощностью 21 ватт. Следует заметить, что в настоящее время позиции этой инновационной технологии постепенно занимают аналогичные лампы со светодиодными источниками. Полупроводниковая технология, непрерывно совершенствуясь, позволяет быстрыми темпами достигнуть цены на ЛДС, стоимость которых остается практически неизменной.

Схема включения люминисцентной лампы без стартера (rapid start)

Недостатки схемы со стартером (долгое время прогревания
электродов, необходимость замены стартера и т.д.) привели к тому, что появилась
другая схема, где подогрев электродов осуществляется со вторичной обмотки трансформатора,
который одновременно является и индуктивным сопротивлением.

Отличительной внешней особенностью такого балласта является, то что оба сетевых провода подключаются к балласту, четыре провода из балласта подключаются к электродам лампы. Существует много разновидностей такой схемы, например, когда электронная схема отключает цепь подогрева электрода после включения лампы (trigger start) и т.д. Балласты такого типа используются и в схеме с несколькими лампами. Нельзя в такой схеме использовать лампу, предназначенную для стартерной схемы включения, поскольку она рассчитана на более длительный подогрев электродов, и выйдет раньше времени из строя в такой схеме. Следует использовать только лампы с обозначениями . В схеме должен быть предусмотрен заземленный рефлектор вдоль лампы (иногда на лампе имеется металлическая полоска). Это облегчает зажигание лампы.

Рисунок показывает внутренний вид такого балласта. Он состоит и дросселя (core and coil), конденсатора для коррекции коэффициента мощности (power capacitor) и термопредохранителя (thermal protector). Внутри корпуса все заливается терморассеиващим материалом (potting material)

назад к оглавлению

Для чего нужен балласт?

Ток в газовом разряде растет лавинообразно, что приводит к резкому падению сопротивления. Для того чтобы электроды люминесцентной лампы не вышли из строя от перегрева, последовательно включается дополнительная нагрузка, ограничивающая величину тока, так называемый балластник. Иногда для его обозначения употребляют термин дроссель.

Используются два вида балластников: электромагнитный и электронный. Электромагнитный балласт имеет классическую, трансформаторную комплектацию: медный провод, металлические пластины. В электронных балластниках (electronic ballast) применяются электронные компоненты: диоды, динисторы, транзисторы, микросхемы.

Для первоначального поджига (пуска) разряда в лампе в электромагнитных устройствах дополнительно используется пусковое устройство – стартер. В электронном варианте балластника эта функция реализована в рамках единой электрической схемы. Устройство получается легким, компактным и объединяется единым термином – электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Массовое применение ЭПРА для люминесцентных ламп обусловлено следующими достоинствами:

• эти аппараты компактны, имеют небольшой вес;
• лампы включаются быстро, но при этом плавно;
• отсутствие мерцания и шума от вибрации, поскольку ЭПРА работает на высокой частоте (десятки кГц) в отличие от электромагнитных, работающих от сетевого напряжения с частотой 50 Гц;
• снижением тепловых потерь;
• электронный балласт для люминесцентных ламп имеет значение коэффициента мощности до 0,95;
• наличие нескольких, проверенных видов защиты, которые повышают безопасность использования и продлевают срок службы.

Устройство ЭПРА

Электронный пускорегулирующий аппарат (electronic ballast) является сложным электронным устройством. В состав входят:

• Фильтр помех: необходим для нивелирования влияния помех из электросети и в нее;
• Выпрямитель: необходим для преобразования переменного тока в постоянный;
• Опционально: корректор мощности;
• Сглаживающий фильтр: служит для снижения пульсаций;
• Инвертор: повышает напряжение до необходимого;
• Балласт: аналог электро-магнитного дросселя.

В некоторых моделях инвертор может быть дополнен регулятором яркости. Для этого необходим внешний светорегулятор (либо ручной, либо автоматический на базе фоторезистора). Схем разработано очень много. Элементная база ЭПРА для люминесцентных ламп (лл) весьма разнообразна: от мощных полевых транзисторов в мостовой схеме при нагрузках в сотни Ватт, до микросхем-драйверов в маломощных светильниках. Но тем не менее алгоритм работы един.

В упрощенном виде подключение одной лампы дневного света выглядит так:

Схема подключения ЭПРА с одной лампой

Т.е. подключение состоит всего из двух компонентов: люминесцентного источника света и электронного балласта. С точки зрения электрика это намного проще классического подключения люминесцентного светильника при использовании электромагнитного дросселя и стартера. На клеммы N и L подается сетевое напряжение. Вывод ground – заземление. Для работы электронного балласта подключение заземляющего контакта не является обязательным и служит лишь для безопасной эксплуатации. 

ЭПРА сложны и состоят из множества электронных компонентов. Человеку без инженерного образования понять схему очень сложно. К тому же не каждый электрик сможет разобраться во внутреннем устройстве.

Один из вариантов принципиальной схемы ЭПРА

Это достаточно простая схема для инженера-электроника. В упрощенном понимании работа электронного балласта выполняется следующем образом. Выпрямление производится двухполупериодным выпрямителем – диодным мостом. Сглаживание пульсаций выполняется электролитическим конденсатором, рассчитанным на напряжение выше сетевого, так как амплитудное значение синусоиды для сети переменного тока примерно в полтора раза выше сетевого (√2*220В). Остальными процессами управляет микросхема. За подачу напряжения на лампы отвечают полевые транзисторы. Далее преобразователь работает автономно, частота не изменяется.

Знание электроники позволяет создать и схему питания люминесцентной лампы от низковольтных источников. Схема получается достаточно компактна

Самое важно правильно намотать трансформатор

Принципиальная схема питания лл от низковольтного источника

Типовая схема балласта

В конструкции ЭПРА применяется активный корректор коэффициента мощности, обеспечивающий совместимость с электрической сетью. Основой корректора  является мощный повышающий импульсный преобразователь, управляемый специальной интегральной микросхемой. Это обеспечивает номинальный режим с коэффициентом мощности, близким к 0,98. Высокое значение данного коэффициента сохраняется в любых режимах работы. Изменение напряжения допускается в диапазоне 220 вольт + 15%. Корректор обеспечивает стабильную освещенность даже при значительных перепадах напряжения сети. Для его стабилизации используется промежуточная цепь постоянного тока.

Важную роль играет сетевой фильтр, сглаживающий высокочастотные пульсации питающего тока. В совокупности с корректором этот прибор жестко регламентирует все составляющие потребляемого тока. Вход сетевого фильтра оборудован защитным узлом с варистором и предохранителем. Это позволяет эффективно устранять сетевые перенапряжения. С предохранителем последовательно соединяется терморезистор, имеющий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, обеспечивающий ограничение броска входного тока, во время подключения ЭПРА от инвертора к сети.

Кроме основных элементов, схема балласта для люминесцентных ламп предполагает наличие специального узла защиты. С его помощью происходит контроль за состоянием ламп, а также их отключение в случае неисправности или отсутствия. Данный прибор следит за током, который потребляет инвертор, и напряжением, поступающим на каждую из ламп. Если в течение определенного промежутка времени заданный уровень напряжения или тока превышает установленное значение, то защита срабатывает. То же самое происходит во время обрыва контура нагрузки.

Исполнительным элементом защитного узла является тиристор. Его открытое состояние поддерживается током, проходящим через резистор, установленный в балласте. Значение балластного сопротивления позволяет тиристорному току поддерживать включенное состояние до того момента, пока с ЭПРА не будет снято питающее напряжение.

Узел управления ЭПРА питается через сетевой выпрямитель при прохождении тока в балластном резисторе. Сокращение мощности электронного балласта и улучшение его коэффициента полезного действия позволяет использовать ток сглаживающей цепи. Данная цепь подключается к точке, где соединяются транзисторы инвертора. Таким образом, происходит питание системы управления. Построение схемы обеспечивает запуск системы управления на начальной стадии, после чего, с небольшой задержкой запускается цепь питания.