Электронный балласт для люминесцентных ламп своими руками

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 19.09.2024

Применение электронной пуско-регулирующей аппаратуры или аппарата (сокращенно ЭПРА) дает существенную прибавку к сроку полезной эксплуатации осветительного оборудования этого вида.

ЭПРА – это очередной виток развития систем зажигания лампы. Электронный баласт выпускается в виде отдельного модуля с контактами для подачи напряжения питания и контактами для подключения одного или нескольких источников света. Такой блок пришел на замену простой, но морально устаревшей схемы с дросселем и стартером. Такой конструкцией обычно оснащаются все современные светильники.

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

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.

Схемы подключения

Разработка такого электронного устройства велась для минимизации конструкции светильника и замещения крупногабаритного дросселя и стартера одним единственным модулем, который подключается к сети питания переменного тока и к электродам люминесцентного источника света.

ЭПРА лишены всех минусов классических схем подключения.

Существуют модули, предназначенные для одновременного подключения четырех ламп.

Подключение ЭПРА к четырем лампам

Как в случае с одной или двумя лампами, схема не требует никаких дополнительных элементов. Модуль ЭПРА соединяется напрямую с лл.

Схема подключения ЭПРА 2х36 Вт (Пример:ELECTRONIC BALLAST ETL-236)

Во всех случаях выключатель рекомендовано ставить именно на фазовый провод. При наличии нуля потенциал может сохраняться. Об этом будет говорить слабое мерцание ламп в выключенном положении. С рабочими, но дешевыми ЭПРА иногда тоже наблюдается такое явление. Возможно, что причина в том, что с электролитического конденсатора не ушел полностью заряд. В этом случая поможет простая доработка: достаточно зашунтировать электролитический конденсатор резистором на сотню килоом.

Ремонт ЭПРА

Если модуль ЭПРА вышел из строя, то для его ремонта потребуются определенные знания электроники и умение пользоваться мультиметром. Если базовых знаний электроники нет, то лучше всего просто произвести замену блока целиком, либо отдать в мастерскую на ремонт. Чтобы рассмотреть подробности ремонта ЭПРА не хватит многотомника.

Поиск неисправности необходимо начинать с осмотра платы. Неисправные электронные элементы имеют характерную черному. Корпуса деталей могут почернеть, а на плате будет заметно темное пятно. Обязательно нужно просмотреть и токоведущие дорожки.

Как и любом ремонте, часто, перегоревший элемент – это не причина, а следствие.

Инструментальную диагностику начинаем с проверки предохранителя. Как правило на плате он обозначается латинской буквой F и цифрой – порядковым номером.

Прозвонка элементов ЭПРА с помощью мультиметра

При ремонте балласта для люминесцентных источников света обратите внимание на электролитические конденсаторы. Если конденсатор деформирован – вздулся, он подлежит замене. Здесь важно использовать конденсатор с напряжением не ниже того, который был установлен. Больше – можно, меньше – нет. Емкость не желательно менять. Обязательно соблюсти полярность. Неправильная полярность – основная причина взрыва конденсатора.

Далее стоит произвести прозвонку полупроводников. Диоды не должны быть в пробое – при любой полярности щупов мультиметра Вы не должны слышать писк. Тоже касается и униполярных транзисторов. Затвор, исток, сток не должны прозваниваться накоротко в любых позициях.

Большинство мастеров сервисных центров предпочитают не браться за ремонт схемы пускателя. Да и потребителю могут выставить счет на сумму большую, чем стоит новый аппарат. Мастера считают, что при выходе более одного компонента на плате, ремонт считается экономически нецелесообразным.

Выбор ЭПРА.

Если Вы решились на модернизацию светильников путем замены дросселя и стартера на современный электронный пускатель для люминесцентных ламп, то первый фактор который нужно учесть, это производитель. От неизвестных марок и подозрительно дешевых устройств лучше отказаться. Но и нельзя сразу сказать, что дешево – это плохо и недолговечно. Информация сегодня открыта вся, желательно ознакомиться и с отзывами по конкретной модели в Интернете. Среди производителей внимания заслуживают:

При выборе важно изучить документацию. Наиболее важны следующие характеристики:

Тип источника света,
Мощность источников света,
Условия и режимы эксплуатации.

У некоторых моделей марок Tridonic, Philips, Helvar имеется возможность подключения как переменного напряжения (~220), так и постоянного (=220).

Плюсы и минусы.

Подводя итоги, можно сказать, что, как и любое электронное изделие, электронный пускатель обладает достоинствами и недостатками.

Схема принципиальная

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

Рисунок можно сохранить на ПК и увеличить

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.

Originally posted 2019-07-07 15:55:19. Republished by Blog Post Promoter

Озадачившись проблемой нормального освещения в банке, я решил поменять лампы с 4х Т5 по 24 ватта (аква медики) маловато их было для моих 300 литров и остановил свой взор на Т5 по 54 ватта, по длине они как раз влезали под крышку.
Но вот незадача ЭПРА для этих ламп уж очень нереальных денег стоят, ну по моему разумению, конечно не то что я не могу себе позволить такие эпра, но жаба душит.
Покопавшись в инете и поизучав схемотехнику ЭПРА я остановился на решении от IR с их драйвером для ЛЛ IR2520. Спаял, вышло решительно дешевле чем покупать брендовые ЭПРА, каналы на лампы у меня независимые, то есть на ЭПРА посчитанный для 4-х ламп можно включить всего одну. Можно например включить совершенно разные лампы например Т8/18 + Т5/24 + Т5/54 без существенной переделки самого ЭПРА (дроссель другой поставить )

И вот что из этого получилось см. фото.
Задавайте вопросы, если есть интерес
сами эпра:

В работе с лампами:

Интересно, а есть ли в наличии подобный "конструктор" (набор) в "чип и дип" . Ведь судя по фоткам сам рисовал и травил печатную плату. А это сейчас как-то влом. не моджно

Увы в чип-дипе такого набора нет, там даже нет драйвера ir2520 (и не предвидется)
Если хотите я могу выложить печатную плату в формате для DipTrace, ну или "по спец. заказу" изготовить таких ЭПРА

А во сколько обошелся набор элементов без платы ?
И сколько будет стоит плата по спец заказу ?
Ленив я стал самому травить, лет двадцть назад я это делал последний раз
Но покупать готовый ЭПРА за несколько сотен рублей тоже своя жаба имеется, так что в этом смысле я Ваш единомышленник

Достаточно сложно посчитать, так как часть компонентов у меня уже было, часть покупал на рынке, часть в дипе(а там цены ого-ого).
могу только оценочно прикинуть для случая 2Х54ватта:
IR2520D - 50 р (1шт)
IRF730 -25р (2шт)
лист текстолита А4 - 50р (разумеется не весь извел)
набор для дросселей - 20р (2 штуки)
диодный мост - 7,50 (1 шт)
высоковольтные конденсаторы (хорошие ) - 5р (4 шт)
рассыпуха всякая (диоды, резисторы, кондеры и пр.) ну пусть будет все вместе 10р
клемники, дорогие зараза 3р (5шт)
радиатор - 40р
итого получатся (без текстолита) - 232 р с копейками

Конечно если брать все по оптовым ценам то стоимость комплектухи уменьшится примерно в 2 раза, но увы у меня не производство

А что за дроссели, самому мотать или готовые?

Увы самому мотать это самое депрессивное занятие, второе депрессивное это сверлить плату

Спасибо за инфу. Всегда удивлялся нашим законам (налогам и рынку) почему-то порой получается - жить натруральным хозяйством (делать все самому) дешевле чем покупать готовое.
А Вы не разбиралсись в чем разница в ЭПРА для т5 и т8. Ведь насколько я когда-то знал теорию, задача ЭПРА - зажечь разряд в лампе и ограничить ток разряда. В принципе в старой системе стартер замыкал/размыкал-зажигал разряд в лампе, а дроссель ограничивал ток. Почему пишут что ЭПРА для т5 отличаются от т8 ? Я подозреваю, что отличие только в режиме поджига, а ограничивать ток в принципе все равно что для т5 что для т8. Или я не прав ? В чем особенность т5 ?

Насчет дешевизны я-бы поспорил, особенно в моем случае я ведь не сразу взял вот так и сделал, сначала промучился со схемами автогенерации, затем пару тройку раз получил большой БАБАХ, потом был этап "лучшее - враг хорошего" и "нет предела совершенству", тоже денег на это ушло

Т8vsT5 досконально не разбирался, но есть гипотеза, скорее всего неверная, что t5 лампы более требовательны к параметрам питания и поджига. Элетромагнитным ПРА зажечь т5 можно, но сильно ограниченное кол-во раз А дроссель он не только токоограничивающую роль играет.
Второе по хорошему для каждой лампы параметры ЭПРА расчитываются отдельно, так как лампа-дроссель-конденсатор являются единым резонансным контуром. Парметры у ламп несколько отличаются.
для т5 54 ватта
напряжение питания 215 вольт, сопротивление лампы 428 ом, макс. напряжение поджига 1000вольт
а для т8 58 ватт
напряжение питания 160 вольт, сопротивление лампы 228 ом, макс. напряжение поджига 900вольт.

Электромагнитный или электронный балласт для люминесцентных ламп нужен для нормальной работы этого источника освещения. Главная задача пускорегулирующего аппарата – преобразовывать постоянное напряжение в переменное. У каждого из них есть свои плюсы и минусы.

Как работает ЛЛ с электромагнитным балластом?

Обратите внимание на эту схему подключения. Маркировка LL1 – это балластник. Внутри ламп дневного света находится газовая среда. С увеличением тока напряжение между электродами в лампе постепенно падает, а сопротивление отрицательное. Балласт используется как раз для того, чтобы ограничивать ток, а также создает повышенное кратковременное напряжение зажигания ламп, так как в обычной сети его не хватает. Этот элемент еще называют дросселем.

В подобном устройстве используется стартер – небольшая лампа тлеющего разряда (Е1). В ней находятся два электрода. Один из них – биметаллический (подвижный).

В исходном положении они разомкнуты. Замыкая контакт SA1 и подавая напряжение на схему, ток сначала не проходит через источник освещения, а вот в стартере между двумя электродами появляется тлеющий разряд. Происходит нагрев электродов, и биметаллическая пластина в результате выгибается, замыкая контакт. Проходящий через балласт ток возрастает, нагревая электроды люминесцентной лампы.

Далее электроды в стартере размыкаются. Возникает процесс самоиндукции. Дроссель создает высокий импульс напряжения, который и зажигает ЛЛ. Через нее проходит номинальный ток, но затем он падает в два раза из-за снижения напряжения на дросселе. Электроды стартера остаются в разомкнутом положении до того, пока горит лампочка. А конденсаторы С2 и С1 увеличивают КПД и уменьшают реактивные нагрузки.

Плюсы классического электромагнитного балласта:

низкая стоимость;
простота в использовании.

шум работающего дросселя;
мерцание ЛЛ;
долгое зажигание лампы;
вес и крупные габариты;
до 15 % потерь энергии из-за опережения переменного напряжения тока по фазе (коэффициент мощности);
плохое включение в среде с низкой температурой.

На заметку! Проблему энергопотерь можно решить подключением (параллельно сети) конденсатора с емкостью 3-5 мкФ.

Совет! Балласт надо подбирать строго в соответствии с мощностью лампы. В противном случае ваш светильник может сломаться преждевременно.

Самые распространенные причины неисправностей ЛЛ с электромагнитным балластом

Выделяют следующие проблемы:

Как работает ЛЛ с электронным балластом

Из-за массы недостатков электромагнитного балласта создали новый, более долговечный и технологичный ЭПРА. Это единый электронный блок питания. Сейчас он самый распространенный, так как лишен недостатков, имеющихся в ЭмПРА. К тому же он работает без стартеров.

Для примера, возьмем схему любого электронного балласта.

Далее заряжается конденсатор С4 и пробивается динистор CD1. Образующийся импульс напряжения задействует транзистор Т2, после чего в работу подключается полумостовой автогенератор из трансформатора TR1 и транзисторов Т1 и Т2.

Электроды лампы начинают разогреваться. К этому добавляется колебательный контур, входящий в электрический резонанс перед разрядкой из дросселя L1, генератора и конденсаторов С2 и С3. Его частота составляет около 50 кГц. Как только конденсатор С3 заряжается до напряжения запуска, интенсивно нагреваются катоды, и происходит плавное зажигание ЛЛ. Дроссель сразу же ограничивает ток, а частота генератора падает. Колебательный контур выходит из резонанса, и устанавливается номинальное рабочее напряжение.

Плюсы электронных балластов:

малый вес и небольшие габариты за счет высокой частоты;
высокая светоотдача благодаря повышенному КПД;
нет миганий у ЛЛ;
защита лампы от перепадов напряжения;
отсутствие шума при работе;
долговечность благодаря оптимизации режима запуска и работы;
есть возможность установить моментальный пуск или с задержкой.

Минус электронных балластов – только лишь высокая стоимость.

Обратите внимание! Электронный дешевый балласт для люминесцентных ламп работает, как и ЭмПРА: лампа дневного света зажигается от большого напряжения, а горение поддерживается малым.

Причина поломок ламп с электронным балластом, а также их ремонт

Да, ничего вечного не бывает. Ломаются и они. А вот ремонт электронного балласта куда сложнее, нежели чем электромагнитного. Здесь нужны навыки в пайке и знания радиодела. И не помешает также знать, как проверить электронный балласт на работоспособность, если нет заведомо рабочей ЛЛ.

Снимите лампу со светильника. Замкните выводы нитей накала, например, скрепкой. И между ними подключите лампу накаливания. См. рисунок ниже.

При подаче питания исправный балласт зажжет лампочку.

Совет! После ремонта балласта, перед включением его в сеть, лучше подключить последовательно еще одну лампу накаливания (40 Вт). Это к тому, что если обнаружится короткое замыкание, она ярко засветится, а детали аппарата останутся невредимыми.

Предохранитель (резистор на 2-5 Ом).
Диодный мост.
Транзисторы. Вместе с ними по цепи могут сгореть и резисторы номиналом 30 Ом. Выходят из строя они в основном из-за скачков напряжения.
Чуть реже обнаруживается пробой конденсатора, соединяющего нити накаливания. Его емкость – всего 4,7 нФ. В дешевых светильниках ставят такие пленочные конденсаторы с рабочим напряжением 250 – 400 В. Этого очень мало, поэтому лучше заменить их на конденсаторы той же емкости, только с напряжением 1,2 кВ, а то и 2 кВ.
Динистор. Часто обозначается как DB3 или CD1. Проверить его без специального оборудования нельзя. Поэтому, если все элементы на плате целы, а балласт по-прежнему не работает, попробуйте поставить другой динистор.

Если у вас нет знаний и опыта в электронике, лучше просто замените свой балласт на новый. Сейчас каждый из них выпускается с инструкцией и схемой на корпусе. Внимательно ознакомившись с ней, вы сможете без труда подключить балласт самостоятельно.

Читайте также: