Пра в светильниках что это

Светильники с электронным ПРА: характеристика и выгода применения

ПРА – это пускорегулирующий аппарат , использование которого крайне необходимо в некоторых моделях светотехнических устройств. Все существующие источники света бывают двух видов, а именно: тепловые изделия и газоразрядные .

К первым (тепловым) относятся всем известные традиционные «лампочки Ильича». Принцип работы всех ламп накаливания заключается в нагреве вольфрамовой нити посредством прохождения через нее тока. Их подключение к электросети не требует применения специальных запускающих устройств. Данный источник света просто вкручивается в патрон, сквозь который проходит электрический ток в 220 В. Второй вид ( газоразрядные устройства ) отличается необходимостью применения специальных элементов, которые обеспечивают непосредственное подключение к сети. Данная особенность объясняется физикой газовых разрядов: при увеличении тока напряжение падает (в других устройствах процесс прямо пропорционален). Иными словами, если в газоразрядных источниках света не ограничивать ток, то он будет увеличиваться до тех пор, пока не произойдет выход из строя какого-либо звена электроцепи.

Следовательно, функционирование газоразрядных ламп возможно только параллельно со специальными дополнительными элементами. Последние гарантируют подачу напряжения и удерживают ток на определенном уровне. Именно такими устройствами и являю тся пускорегулирующие аппараты . Разберемся подробнее в особенностях функционирования ПРА и их видах .

Особенности функционирования ПРА

ПРА – это светотехническое устройство, которое выполняет функцию питания газоразрядных ламп от электросети, обеспечивая необходимый режим работы устройства. Конструктивно пускорегулирующий аппарат может быть представлен единым блоком или же совокупностью небольших блоков.

• процесс зажигания газоразрядного источника света, выполнение которого зависит от зажигающего устройства – важного элемента любого ПРА. Для того, чтобы зажигание лампы было гарантировано, пускорегулирующему аппарату должны соответствовать нормированные выходные параметры (режим холостого хода). К данным параметрам относятся: форма, показатель напряжения, который подается на электроды лампочки в момент ее запуска, иногда показатель тока и др.
• время разгорания источника света. Иными словами, данный процесс называется «установление рабочих параметров устройства после зажигания». Период разгорания и специфика изменений тока в лампе полностью зависимы как от газового наполнения и от соотношения температур, так и от типа и характеристик ПРА.
• показатель устойчивости рабочего режима источника света в контуре. Данная особенность заключается в возможности контура возобновлять первоначальное значение тока при его колебаниях в автоматическом режиме. Выполнение этой функции происходит за счет стабилизаторов тока. Гарантировать устойчивую работу без их применения не представляется возможным.

Какой ПРА выбрать: электромагнитный или электронный?

ЭМПРА – электромагнитный пускорегулирующий аппарат, в конструкцию которого входит индуктивный балласт и ИЗУ (импульсное зажигающее устройство). Также в данную модель ПРА может входить компенсирующий конденсатор, который в разы увеличивает эффективность аппарата. Приобретая светильник со встроенным электромагнитным ПРА, Вы избавляете себя от стандартных трудностей при установке. Но в случае совмещения самостоятельного ЭМПРА и отдельного светильника потребуются специальные навыки и знания в области электротехники.

Характеристики ЭМПРА:

• показатель светового потока и величина потребляемой мощности напрямую зависят от напряжения в питающей сети;
• работа ЭМПРА может сопровождаться шумом, что негативно сказывается на психике потребителя;
• действительная продолжительность службы лампы в 2-2,5 раза меньше срока, указанного в паспорте;
• светильник с электромагнитным ПРА имеет крупные габариты и большую массу. Именно поэтому при установке светильника на потолке пускорегулирующий аппарат данного типа монтируется либо внизу на расстоянии, либо при помощи специальных крепежей под потолком.

ЭМПРА пользуются большой популярностью среди потребителей благодаря своей традиционности. По сей день производство электромагнитн ых ПРА происходит по устоявшейся в течение долгого времени технологии, которая является гарантом надежности и качества. Импульсное зажигающее устройство — это самый надежный элемент в конструкции ЭМПРА . Нес мотря на то, что данный аппарат имеет вышеперечисленные недостатки, в целом – это качественное устройство по приемлемой для потребителя цене.

Рынок электротехники стремительно развивается, именно поэтому электромагнитные пускорегулирующие аппараты постепенно вытесняются электронными ПРА (ЭПРА). Данная современная альтернатива отличается более высокими эксплуатационными характеристиками и наибольшей эффективностью в работе. Безусловно, выдающиеся технические особенности сказались и на цене – она достаточно выше, чем у электромагнитных ПРА. Но, стоит знать, что внушительная стоимость довольно быстро компенсируется за счет экономичности, которая складывается из:

• снижения энергопотребления на 30% с сохранением светового потока (повешенная светоотдача и больший КПД);
• увеличения срока службы на 50% (щадящий режим работы и запуска);
• уменьшения расходов на эксплуатацию (сокращается число заменяемых лампочек, отсутствует необходимость замены стартеров);
• дополнительного энергосбережения (до 80%);
• возможности создания систем управления.

Электронные ПРА становятся все более популярными в связи с повышением тарифов на электроэнергию.

В чем заключается выгода использования электронных ПРА (ЭПРА)?

Главные преимущества ЭПРА перед ЭМПРА :

• показатель энергосбережения – 22%;
• нет пульсаций, нет стробоскопического эффекта;
• увеличенный световой КПД;
• коэффициент мощности — более 0,95;
• моментальный запуск без мерцаний;
• гарантия отсутствия мигания в ситуации перегорания лампы (источник света автоматически перестает работать);
• низкая температура работы;
• отсутствие шума во время функционирования;
• больший срок службы.

Торговая сеть «Планета Электрика» обладает широким ассортиментом светотехнической продукции , а также изделий, сопровождающих их работу. В наших торгово-выставочных залах Вы можете приобрести различную электротехническую продукцию, в число которой входят пускорегулирующие аппараты двух видов. Также, Вы можете совершить заказ на нашем сайте, если необходимого устройства не оказалось в наличии в ТВЗ «Планета Электрика» вашего города.

ПРА-второе сердце светильника

Как известно, «сердцем» светильника является источник света или просто лампа. Все широко применяемые в настоящее время источники света делятся на два класса: тепловые и газоразрядные. В тепловых источниках свет создаётся за счёт нагрева тела накала (спирали из тугоплавкого металла — вольфрама) протекающим через него током. В газоразрядных источниках свет создаётся электрическим разрядом между двумя электродами. Тепловые источники света — это знакомые всем лампы накаливания. Они включаются в сеть непосредственно, то есть не требуют для своей работы каких-либо специальных устройств (лампа просто ввинчивается или вставляется в патрон, к которому подсоединены провода электрической сети).

В отличие от тепловых, газоразрядные источники света не могут включаться в сеть непосредственно, а требуют для своей нормальной работы включения только со специальной аппаратурой, обеспечивающей их зажигание и горение. Это связано с физикой газового разряда. Если у подавляющего большинства приёмников электрической энергии при увеличении подаваемого на них напряжения увеличивается и протекающий через них ток, то все газоразрядные источники света имеют так называемую «падающую» вольтамперную характеристику.

Это означает, что с ростом тока через такой источник напряжение на нём не растёт, а уменьшается. За счёт этого ток разряда, если его не ограничивать, будет лавинообразно расти до тех пор, пока не выйдет из строя одно из трёх звеньев любой электрической цепи: источник энергии, приёмник или провода, соединяющие источник и приёмник энергии. Кроме того, для возникновения разряда (зажигания) требуется напряжение, в несколько раз превышающее напряжение поддержания разряда (горения). Пускорегулирующие аппараты (ПРА)

Эти две особенности физики газового разряда делают возможным включение газоразрядных источников света только совместно с такими устройствами, которые, с одной стороны, обеспечивают подачу напряжения, достаточного для возникновения разряда (т.е. для зажигания лампы), и, с другой стороны, ограничивают ток разряда на уровне, требуемом для нормальной работы лампы. Такие устройства в русскоязычной технической литературе получили название «пускорегулирующие аппараты» (ПРА).

В принципе название «пускорегулирующий аппарат» некорректно, так как такие устройства не регулируют, а только ограничивают ток лампы. Однако не будем ломать копья по этому поводу и далее будем пользоваться общепринятой аббревиатурой «ПРА». Что же такое ПРА? Как ясно из сказанного, ПРА должны обеспечивать зажигание ламп и ограничивать ток через них на требуемом уровне. Очевидно, что для ограничения тока достаточно последовательно с лампой включить какую-то другую нагрузку, падение напряжения на которой при нормальной работе (при «номинальном токе») лампы в сумме с напряжением на лампе будет равно напряжению питающей электрической сети. Поскольку мощность в такой дополнительной нагрузке расходуется впустую, эта нагрузка является балластом, то есть бесполезным потребителем. Поэтому одно из требований к такой нагрузке — снизить до предела потребляемую ей «балластную» мощность.

При работе ламп от сетей переменного тока балластная нагрузка может быть активной, индуктивной или ёмкостной; в сетях постоянного тока нагрузка может быть только активной. Теоретически в индуктивной или ёмкостной нагрузке потери мощности отсутствуют, поэтому на практике применяются только такие виды балластов. Из-за особенностей электрического разряда, далеко выходящих за рамки настоящего обзора, ёмкостные балласты неприменимы при работе ламп на частотах ниже 1000 Гц, поэтому реально используются только индуктивные или (гораздо реже) индуктивно-ёмкостные балласты. На практике индуктивный балласт — это катушка, намотанная изолированным проводом на сердечнике из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из электротехнической стали). Такая катушка называется дросселем. Хотя теоретически в дросселях не должно быть потерь мощности, практически достичь этого не удаётся, и потери в них составляют от 10 до 100% от мощности работающих с ними ламп. В газоразрядных лампах низкого давления, к которым относятся все люминесцентные лампы, напряжение зажигания превышает напряжение горения в несколько раз

Если задача ограничения тока через газоразрядную лампу решается для всех типов ламп простым включением её последовательно с балластной нагрузкой, то проблема зажигания ламп является более сложной и решается по-разному для разных типов ламп. В газоразрядных лампах низкого давления, к которым относятся все люминесцентные лампы, напряжение зажигания превышает напряжение горения в несколько раз и при горячих электродах составляет от 400 до 1000 вольт. При холодных электродах это напряжение может быть значительно выше.

Простейшим способом получения таких напряжений при одновременном прогреве электродов является включение параллельно лампе и последовательно с её электродами так называемых стартёров. Стартёр — это тоже газоразрядный прибор, у которого один из электродов сделан из биметаллической пластинки, то есть пластинки, состоящей из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения. Напряжение зажигания стартёра должно быть ниже напряжения сети и выше напряжения горения лампы.

При включении лампы в стартёре возникает разряд, и ток идёт по цепи: дроссель — левый электрод лампы — стартёр — правый электрод лампы. За счёт этого тока разогреваются электроды лампы и стартёра. При нагреве биметаллического электрода стартёра он начинает выпрямляться и в какой-то момент замыкается с другим электродом. После замыкания электроды стартёра начинают остывать и принимать исходную форму. В момент размыкания на дросселе возникает импульс напряжения, достаточного в сумме с напряжением сети для зажигания разряда в лампе. Так как напряжение горения лампы ниже напряжения зажигания стартёра, повторное возникновение разряда в стартёре не должно происходить. Совокупность дросселя и стартёра называется электромагнитным ПРА. Нельзя называть «пускорегулирующим аппаратом» один дроссель, так как он не обеспечивает «пуска», то есть зажигания ламп, и ничего не регулирует. В лампах высокого давления, к которым относятся металлогалогенные и натриевые лампы, напряжение зажигания составляет 3 — 5 кВ и выше

Описанный выше способ исключительно прост и до середины 90-х годов минувшего века был монопольной, то есть применялся во всех светильниках с люминесцентными лампами. Однако ему присущ один принципиальный недостаток: так как величина напряжения, возникающего на дросселе, прямо пропорциональна току через дроссель, а момент разрыва контактов стартёра не увязан с фазой тока, то довольно часто разрыв происходит при малых токах и возникающего на дросселе напряжения недостаточно для зажигания в лампе устойчивого разряда. В результате лампа начинает мигать — это явление всем хорошо знакомо. В лампах высокого давления, к которым относятся металлогалогенные и натриевые лампы, напряжение зажигания составляет 3 — 5 кВ и выше. У этих ламп нет прогреваемых электродов, то есть зажигание ламп всегда происходит при холодных электродах. Для таких ламп использование стартёра, невозможно, поэтому для зажигания используются специальные импульсные зажигающие устройства, работающие только при включении ламп и обеспечивающие подачу на них требуемого напряжения. Иногда для облегчения зажигания в лампах высокого давления делается специальный «поджигающий» электрод, на который и подаётся высокое поджигающее напряжение.

Как и у любого органа, у «второго сердца светильника» могут быть определённые пороки. Какими же пороками оно страдает?

Довольно большие потери мощности: в ПРА для маломощных люминесцентных ламп эти потери соизмеримы с мощностью самих ламп. На промышленной частоте тока (50 Гц) световой поток пульсирует с частотой 100 Гц. Глаз не замечает этих пульсаций, но через подсознание они отрицательно влияют на наш организм. Кроме того, пульсации светового потока создают так называемый «стробоскопический эффект», когда предметы, вращающиеся с частотой пульсаций или кратной ей, кажутся неподвижными. Это может приводить к травматизму в цехах, оснащённых станками с такой частотой вращения обрабатываемых деталей или инструмента. Люминесцентные лампы часто мигают при включении. Пускорегулирующая аппаратура имеет довольно внушительные габариты и массу. Световой поток ламп не поддаётся управлению, что несколько ограничивает возможности создания комфортных осветительных установок. Часто дроссели «гудят», то есть создают неприятный звук с частотой 100 Гц.

Первые ЭПРА появились ещё в 60-х годах прошлого века

Для лечения этих пороков применительно к люминесцентным лампам наиболее радикальным средством оказалось питание ламп током повышенной частоты. Для этого в качестве балласта последовательно с лампой включают сложное электронное устройство, преобразующее напряжение сети в другое напряжение с частотой, как правило, несколько десятков кГц и одновременно обеспечивающее зажигание ламп. Такие устройства получили название электронные пускорегулирующие аппараты (сокращённо ЭПРА).

Первые ЭПРА появились ещё в 60-х годах прошлого века, однако их триумфальное шествие началось только в конце 80-х — начале 90-х годов. В настоящее время в ряде стран (Швеция, Швейцария, Голландия, Австрия) объём производства ЭПРА соизмерим с объёмом производства электромагнитных аппаратов. Чем же так хороши ЭПРА, что, несмотря на сложность и относительно высокую стоимость, они стремительно вытесняют прежние аппараты?

По сравнению с электромагнитными ПРА электронные аппараты имеют следующие неоспоримые преимущества:

при равных световых потоках снижается энергопотребление комплекта лампа-ПРА на 20-25%, а для ламп малой мощности даже до 50%; до полутора раз увеличивается срок службы ламп; исключаются пульсации светового потока и вызванный ими стробоскопический эффект; уменьшается масса аппаратов и расход крайне дефицитных материалов — меди и электротехнической стали; зажигание ламп происходит без миганий; исключается гудение аппаратов; исключается применение стартёров; появляется возможность регулирования светового потока ламп и за счёт этого дополнительная экономия электроэнергии; коэффициент мощности (аналог известного cos j) увеличивается до 1, что исключает необходимость применения компенсирующих конденсаторов и снижает токовую нагрузку проводов; снижается спад светового потока ламп в течение их срока службы.

Цена электронного ПРА в настоящее время в выше, чем электромагнитного

Кроме того, с внедрением ЭПРА появилась возможность создания систем управления освещением в помещениях, обеспечивающих наибольшую экономию электроэнергии и максимальный комфорт. Цена электронного «второго сердца» светильника в настоящее время в 5 — 10 раз выше, чем электромагнитного ПРА и стартёра. Однако этот (временный!) недостаток ЭПРА окупается за счёт экономии электроэнергии и увеличения срока службы ламп. Специалисты крупнейших светотехнических фирм (Osram, Philips, Motorola и др.) посчитали, что при нынешнем уровне цен электроэнергии и аппаратов срок окупаемости ЭПРА составляет от 1 до 2,5 лет в зависимости от времени работы ламп.

В настоящее время в мире производится до 300 млн. шт. ЭПРА в год, причём около половины этого количества — в составе так называемых интегрированных компактных люминесцентных ламп, предназначенных для прямой замены привычных ламп накаливания без применения какой-либо дополнительной аппаратуры. Конструкции ЭПРА весьма разнообразны.

Что касается разрядных ламп высокого давления (например, металлогалогенных), то здесь применение тока повышенной частоты не даёт столь ощутимых преимуществ, как у люминесцентных ламп, а иногда просто неприменимо, опять же из-за физики газового разряда (неустойчивости разряда на высокой частоте). Однако в последние годы электроника начинает внедряться и здесь. В отличие от люминесцентных ламп, электронные аппараты обеспечивают питание ламп высокого давления не высокочастотным током, а прямоугольными импульсами низкой частоты (100 — 150 Гц). Такое питание позволило резко снизить, а иногда и полностью исключить пульсации светового потока ламп, а также массу и габариты самих аппаратов.

В настоящее время ЭПРА для разрядных ламп высокого давления мощностью до 150 Вт производятся в небольших количествах на заводе ЭНЭФ (Белоруссия), на предприятиях фирм Osram, Tridonic, Philips. Однако, нет сомнений, что в ближайшие годы начнётся такое же бурное внедрение электронных аппаратов для ламп высокого давления, какое мы видим сейчас у ЭПРА для люминесцентных ламп.

Мы на выгодных условиях сотрудничаем с архитекторами и дизайнерами, сетевыми магазинами, строительными и девелоперскими компаниями, проектными организациями и дилерами. Свяжитесь с нами, и мы обсудим детали сотрудничества на особых условиях

Спасибо, мы получили Ваше
обращение и перезвоним в
ближайшее время!

В рабочий день среднее время
ожидания не превышает 15 минут

Отправка заявки завершилась неудачей, пожалуйста, повторите попытку позднее

Электронный ПРА (балласт). Принцип работы.

Электронный ПРА — балласт, спасающий лампу. В статье, ниже рассмотрим принцип построения, работу и элементную базу электронных балластов.

Электромагнитный ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостат­ков: надоедливое жужжание, непроизвольные вспышки и частое мерца­ние, исходящие от светильников использующих ЛЛ.

Основным и единственным его преимуществом является его деше­визна. Но за низкой ценой дросселя и стартера скрываются высокие экс­плуатационные расходы и масса неприятных факторов, влияющих на здоровье людей.

Директивой Европейской комиссии №2000/55/ЕС предписан запрет на продажу и применение электромагнитных ПРА с целью ускорения повсеместного внедрения ЭПРА (электронных балластов) в странах Евросоюза. В США от использования электромагнитных балластов отказались еще раньше.

Директива комиссии ЕС о запрещении использования электромаг­нитных ПРА, возможно с некоторой задержкой, но неизбежно окажет влияние на принятие аналогичных решений и в России. Отрадным выгля­дит опыт Белоруссии. Там уже разработаны и сегодня действуют новые СНиППы, запрещающие устанавливать ПРА (стартеры и дроссели) в дошкольных и школьных учреждениях, учебных заведениях и больницах, а также на предприятиях, где требуется качественное освещение.

Бурное развитие электронной промышленности позволило создать электронный ПРА, обеспечивший совершенно новое качество работы люминесцентных ламп и светильников.

Широкое использование электронных ПРА (они же ЭПРА, они же электронные балласты) связано с рядом их существенных преимуществ по сравнению с электромагнитными ПРА. Разделим их на четыре группы.

Группа 1 — влияние на здоровье:

• приятный немерцающий свет без стробоскопических эффектов и отсутствие шума благодаря работе в диапазоне 30—100 кГц;
• слабое электромагнитное поле.

Группа 2 — комфортность:

• надежное и быстрое (без мигания) зажигание ламп;
• стабильность освещения независимо от колебаний сетевого напря­жения;
• возможность регулировки светового потока;
• отключение по истечении срока службы лампы.

Группа 3 — экономичность:

• высокое качество потребляемой электроэнергии — близкий к еди­нице коэффициент мощности благодаря потреблению синусои­дального тока с нулевым фазовым сдвигом (при использовании ак­тивного корректора мощности);
• уменьшенное на 20 % энергопотребление (при сохранении свето­вого потока) за счет повышения светоотдачи лампы на повышен­ной частоте и более высокий КПД ЭПРА по сравнению с классиче­скими электромагнитным ПРА;
• увеличенный на 50 % срок службы ламп благодаря щадящему ре­жиму работы и пуска;
• снижение эксплуатационных расходов за счет сокращения числа заменяемых ламп и отсутствия необходимости замены стартеров;
• дополнительное энергосбережение до 70 % при работе в системах управления светом.

Группа 4 — экологичность:

• меньшее количество отходов ламп (на 30 %) за счет увеличения срока службы ЛЛ.

Основные направления развития ПРА

В настоящее время ассортимент ЭПРА насчитывает десятки типораз­меров, отличающихся количеством и мощностью используемых с ними ламп, наличием или отсутствием возможности регулирования свето­вого потока, характером включения ламп (с предварительным прогре­вом электродов или без него), наличием функции защиты аппарата и электросети от возможных аварийных ситуаций. При всем кажущемся многообразии схемные решения современных ЭПРА ведущих мировых производителей, в принципе, одинаковы (рис. 3.12).

Одной из ведущих компаний в разработке и производстве кон­троллеров для управляющего каскада остается Int. Rectifier, США. Однако последнее время серьезную конкуренцию им оказывают компании THOMSON и PHILIPS.

OSRAM и TRIDONIC для уменьшения номенклатуры изделий при­ступили к выпуску унифицированных ЭПРА, предназначенных не для одного типа ламп, а для всей серии ламп различной мощности. Аппараты Quicktronic-Multiwatt от OSRAM могут работать с люминесцентными лампами 17 типоразмеров мощностью от 18 до 64 Вт и позволяют соз­давать более 100 комбинаций из линейных, компактных или кольцевых ламп. Но эти ЭПРА не обеспечивают плавное регулирование мощности ламп.

Серьезные разработки ведутся на пути создания систем управле­ния освещенности, которые действительно решают задачи повышения комфортности и экономии электроэнергии. Австрийская компания TRIDONIC продвигает на рынок так называемые управляемые ЭПРА, позволяющие управлять мощностью светового потока. К примеру, аппараты серии EXCEL позволяют управлять мощностью ламп любым из четырех способов: простым кнопочным включением, с помощью дат­чика освещенности, цифровых сигналов стандарта DSI и цифрового сиг­нала стандарта DALI.

Использование ЭПРА с датчиками освещенности, присутствия и вре­мени позволяет сэкономить до 70 % электроэнергии, расходуемой на освещение. Учитывая, что доля люминесцентных светильников адми­нистративных помещений составляет до 50 % от общего энергопотре­бления в этих помещениях, внедрение систем управления освещением позволяет сэкономить десятки киловат-часов в год. На текущий момент эти системы весьма дороги и широкого применения не находят.

Электрические параметры ЭПРА

Электрические параметры ЭПРА различных фирм практически одинаковы:

• КПД — от 80 до 90%;
• коэффициент мощности — не ниже 0,98;
• широкий диапазон напряжений питания.

Отечественные электронные ПРА

В линейке ЭПРА имеются аппараты с холодным пуском (не более пяти включений в день) и с предварительным прогревом электродов (с неограниченным включением в день).

Относительно производства ЭПРА в России следует заметить, что хорошие схемные решения время от времени предлагали компании «Элекс-Электро» (г. Александров), «Трансвит» (г. Великий Новгород), «Ситэл» (г. Москва), «Орбита» (г. Саранск) и др.

Однако на сегодняшний день пока ни одной из российских ком­паний не удалось наладить стабильное производство качествен­ного и конкурентоспособного продукта. Причины этого кроются в отсутствии финансирования, низкой квалификации рабочего пер­сонала, а также в неспособности создания процесса производства в целом. Заслуживает внимания, пожалуй, только одна компания — ОАО «ЭНЭФ»(Беларусь). Ее ассортиментная линейка состоит из 117 видов ЭПРА (включая ЭПРА для ламп Т5 и регулируемые балласты).

Несомненно, ведущие западные компании-производители ЭПРА, хорошо понимая перспективы российского рынка, предлагают широкий выбор этих изделий. Уже несколько лет назад отметились своим при­сутствием в нашей стране компании OSRAM, HELVAR, TRIDONIC, VOSLOH SCHWABE, PHILIPS и др.

Сегодня ни у кого не вызывает сомнения, что в ближайшие 3—5 лет ЭПРА полностью вытеснят с рынка неэкономичные и вредные для здо­ровья электромагнитные балласты. Кстати, многие, кто умеет считать деньги и ценят свое здоровье и здоровье других, уже давно поменяли в используемых светильниках стартеры и дроссели на современные ЭПРА.

Структурная схема электронного балласта

Рассмотрим принцип работы простого электронного балласта на при­мере микросхемы IR2153. На структурной схеме электронного балласта (см рис. ниже) точка «А» подключается с помощью ключей Кл1 и Кл2 то к напряжению питания (U_n = 4-310 В), то к общему проводу. Ключи, пере­заряжая конденсатор, образуют переносное напряжение. В результате в точке «А» возникают однополярные высокочастотные импульсы напря­жения (частота коммутации обычно находится в пределах 30—100 кГц), которые, во-первых, зажигают лампу, а, во-вторых, не дают газу деиони-зироваться (отсутствие мерцания).

Примечание

При таком методе пуска и управления полностью исключен фальстарт, поскольку лампа гарантированно коммутируется на постоянное напряжение, провалы которого принципиально отсутствуют. Сокращаются размеры индуктивного эле­мента. Регулировкой скважности (или фазы) импульсов комму­тации можно добиться изменения яркости свечения.

Как зажечь лампу?

Чтобы зажечь лампу, нужно разогреть ее электроды. Поскольку в схеме электронного балласта отсутствует стартер, необходимо каким-то образом первоначально замкнуть силовую цепь, чтобы протекающий ток разогрел электроды, а затем схему пуска отключить.

В лампах небольшой мощности (единицы ватт) первоначальное замы­кание цепи можно осуществить при помощи конденсатора С. Однако этот путь достаточно противоречив, поскольку для разогрева жела­тельно иметь как можно большее значение емкости, в то время как для возникновения хорошего резонансного эффекта выбирать эту емкость слишком большой нельзя.

Разработчики поступили следующим образом. Они включили парал­лельно конденсатору термистор с положительным температурным коэф­фициентом РТС— позистор. В холодном состоянии сопротивление позистора мало, и ток разогревает электроды лампы. Вместе с электро­дами разогревается и позистор.

При определенной температуре сопротивление позистора резко повышается, цепь разрывается, и индуктивный выброс зажигает лампу. Позистор шунтируется низким сопротивлением горящей лампы. Использование позистора позволяет лампе зажигаться плавно и снижает износ электродов, что продлевает срок службы лампы до 20 тыс. ч.

Существует также метод предварительного прогрева катодов (более прогрессивный), заключающийся в том, что при прогреве частота драй­вера выше резонансной частоты питания лампы. В результате лампа сна­чала прогревается и только после того, как частота драйвера снижается до резонансной, — поджигается.

Микросхемы управления балластами

Наиболее дешевые (китайско-польские) электронные балласты рабо­тают в автогенераторном режиме и собираются из дискретных элемен­тов. Отсюда наличие нескольких сложных намоточных элементов — трансформаторов, большие габариты печатных плат, низкая надеж­ность, сложность настройки.

Ведущие фирмы-разработчики выпускают довольно широкий пере­чень микросхем управления балластами. Существуют как микросхемы, требующие наличия внешних силовых транзисторов, так и модифика­ции, в которых силовые ключи интегрированы в один корпус со схемой управления. Такие балласты довольно миниатюрны.

Совсем недавно появилось новое поколение микросхем управле­ния электронными балластами, обладающее многими сервисными и защитными функциями. К сожалению, отечественные разработки микросхем управления электронными балластами находятся в зача­точном состоянии; поэтому приходится рассказывать лишь о том, как преуспели на этом рынке зарубежные фирмы-производители силовой электроники.

Фирма International Rectifier производит микро­схемы IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520, требующие внеш­них силовых транзисторов, и микросхемы IR5xHxx с интегрированными силовыми ключами.

Фирма STMicroelectronics производит микро­схемы L6569, L6571, L6574.

Фирма Motorola — МС2151, MPIC2151, MC33157DW. Фирма Unitrode (Texas Instilments) — UC3871, UC3872. Фирма PHILIPS — UBA2014, UBA2021, UBA2024.

Микросхемы имеют в своем составе:

• цепь управления затвором верхнего ключевого транзистора с вольтдобавкой;
• схему защиты от сквозных токов (защитная пауза 1,2 мкс);
• узлы стабилизации внутреннего питания;
• схему защиты от пониженного напряжения сети.

Кроме того, новое поколение микросхем MC33157DW, L6574, UBA2021, UBA2024, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167, IR2520 реализует:

• возможность установки времени прогрева накальных электродов;
• возможность установки скорости зажигания лампы за счет введе­ния плавающей задающей частоты;
• возможность установки задержки включения силовых ключей;
• дополнительную защиту от незажигания лампы и включение за­щитного режима в момент ее отказа;
• защиту при перегорании накальных электродов и контроль нали­чия вставленной лампы;
• защиту от зажигания на частоте ниже резонансной;
• защиту от падения сетевого напряжения;
• автоматический перезапуск при кратковременном пропадании се­тевого напряжения;
• защиту от перегрева кристалла.

Добавлю, что микросхема IR2159 является диммером — умеет регу­лировать яркость лампы (фазовый метод регулировки).

Микросхемы IR2166, IR2167 имеют встроенный корректор коэффи­циента мощности.

Программы для проектирования электронных балластов

Для упрощения и ускорения проектирования новых поколений элек­тронных балластов (IR2156, IR2157, IR2159, IR2166, IR2167) к лампам разной мощности и типов разработаны как детальные рекомендации Reference Designs, так и ПО САПР IRPLBDA4 (International Rectifier Lighting Ballast Design Software v.3), обеспечивающее почти полную автоматизацию проектирования вплоть до перечня элементов схемы. САПР сегодня поддерживает 36 типов ламп и 7 различных конфигураций балласта, а также дает возможность добавлять новые. Более чем 20 параметров, включая частоту, напряже­ние, ток и номиналы компонентов, выбираются пользователем. О про­ектировании с помощью этой программы будет рассказано в следующей статье:

Схема простого электронного балласта на IR53HD420

Источник: Давиденко Ю. Н. 500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в осве­щении. Эффективное электропитание люминисцентных, галогенных ламп, светодиодов, элементов «Умного дома»