Виды электромагнитных балластов (ПРА)

1. Простейшая схема импульсного зажигания люминесцентной лампы низкого давления (рис.2а).

Она состоят из дросселя L, стартера (пускателя) П и помехоподавляюшего конденсатора С.

2. Схема 1 коррекции коэффициента мощности

На рисунке 3а приведена схема с последовательным включением конденсатора. Резистор R необходим для разряда конденсатора при отключении схемы от сети.

Векторная диаграмма фазовых соотношений между током и падением напряжений на элементах схемы при последовательном включении конденсатора приведена на рисунке 3б. Из диаграммы следует, что уменьшая падение напряжения на конденсаторе U_C увеличиваем коэффициент мощности.

3. Схема 2 коррекции коэффициента мощности

На рисунке 4а приведена схема с параллельным включением конденсатора.

Векторная диаграмма фазовых соотношений между напряжением и токами в элементах схемы при параллельном включении конденсатора приведена на рисунке 4b. Из диаграммы следует, что при неизменном напряжении уменьшая величину тока, текущего через конденсатор I_C, увеличиваем коэффициент мощности.

4. Двухламповая антистробоскопическая схема

Лампа ЛЛ₁ включена последовательно с балластом L₁ со значительным индуктивным сопротивлением X_L. Ток этой лампы I₁ отстает от напряжения сети U на угол φ₁ (рис.5б). Лампа ЛЛ₂ включена последовательно с дросселем L₂ и конденсатором С, сопротивление которого Хс значительно (примерно вдвое) превышает индуктивное сопротивление дросселя. Поэтому ток опережает напряжение сети Uc на угол φ₂ (рис.5б). Общий ток I₀ представляет собой геометрическую сумму токов I₁ и I₂, который отстает от U на угол φ₀ , значительно меньший, чем углы φ₁ и φ₂.

Так как токи I₁ и I₂ сдвинуты на углы и относительно напряжения сети U (рис.5б), то и световые потоки Ф₁ и Ф₂ ламп достигают максимальных значений не одновременно (рис.5в). Суммарный световой поток Ф₀ создает более равномерное освещение, частота пульсаций увеличивается, коэффициент пульсаций и стробоскопический эффект уменьшаются.

5. Бесстартерные ПРА для люминесцентных ламп

Накальный Тр используется для предварительного нагрева электродов. Первичная обмотка w₁ вкл. параллельно лампе, что обеспечивает после зажигания лампы компенсацию напряжения предварительного нагрева за счет снижения напряжения на первичной обмотке, начиная со значения напряжения холостого хода до напряжения на горящей лампе.

Напряжение холостого хода является векторной суммой напряжений на первичной и вторичных обмотках трансформатора. Напряжение на первичной обмотке ниже напряжения сети за счет падения напряжения в обмотке дросселя. Полное сопротивление дросселя в таких схемах ниже на порядок, чем у трансформатора, в результате чего напряжение на первичной трансформатора в пусковом режиме составляет 0,9-0,95 сетевого. В результате напряжение холостого хода таких схем находится на уровне напряжения сети, а в схемах для ламп с низкоомными электродами при напряжении предварительного нагрева электродов 3,6-4,4 В – несколько ниже сетевого. Поэтому они могут применяться только для ламп, напряжение которых ниже напряжения сети.

6. Бесстартерные ПРА для люминесцентных ламп

Пусковой конденсатор С_п увеличивает напряжение холостого хода U_хх. Пусковой ток имеет емкостной характер, т.е. для элементов схемы должно выпол-няться соотношение 1/(ωС_п) > ωL_тр + ωL_др. Выбором параметров элементов пусковая цепь может быть настроена в режим резонанса или близкий к нему при определенном значении напряжения сети. Однако резонансные схемы чувствительны к колебаниям этого напряжения, поэтому на практике параметры указанных схем выбирают исходя из режима со слабо выраженным резонансом.

Подобные схемы ПРА выпускают для ламп мощностью 40-80 Вт. С= 1 мкФ.

7. Электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА)

Сетевое напряжение проходит через фильтр электромагнитных помех (ЭМП), который предотвращает проникновение высокочастотных импульсных помех как из сети в блок питания, так и наоборот — из блока питания в сеть.

Выпрямленное напряжение поступает в инвертор, который преобразует его в переменное с частотой 20 – 40 кГц. Напряжение с выхода инвертора через усилитель мощности подается на лампу, включенную через дроссель L. Так как частота напряжения на выходе инвертора высокая (20-40 кГц), то размеры и масса дросселя гораздо меньше, чем необходимые для работы ламп на частоте 50 Гц. Параллельно лампе включается конденсатор С. Дроссель L и конденсатор C образуют последовательный резонансный контур. При резонансной частоте полное сопротивление (импеданс) цепи дроссель, конденсатор, электроды лампы (нити накала) – минимальное, а напряжение на каждом из элементов схемы резко увеличиваются. Ток в цепи максимален, что позволяет разогреть электроды лампы до необходимой температуры, а за счет повышенного напряжения на конденсаторе С - вызвать ударную ионизацию в газе. После зажигания лампы напряжение на ней падает до напряжения горения, а частота напряжения инвертора автоматически изменяется так, чтобы через лампу протекал ток заданной величины.

В большинстве современных ЭПРА имеется еще блок управления, который выполняет несколько функций: стабилизирует ток в лампе при колебаниях сетевого напряжения; корректирует коэффициент мощности; обеспечивает регулирование светового потока ламп, чаще всего за счет изменения частоты напряжения инвертора.

Лекция 4,5 5. Компактные люминесцентные лампы

Конструктивно компактная люминесцентная лампа низкого давления состоит из следующих основных узлов (рис. 1).

1. Светящийся корпус лампы.

2. Внутреннее покрытие лампы.

3. Электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА).

4. Вентиляционное отверстие

5. Цоколь

1. Светящийся корпус лампы. Представляет собой стеклянную трубку, которая изогнута определенным образом, например, в виде спирали. Трубка спроектирована таким образом, чтобы обеспечивать оптимальное газораспределение внутри. От этого зависит отдача света с единицы площади поверхности трубки, т.е. ее эффективность. Чем она больше, тем меньшего размера можно сделать лампу с сохранением необходимого светового потока. Длина и диаметр стеклянной трубки определяются мощностью лампы и напряжением, на которое она рассчитана.

2. Внутреннее покрытие лампы. В зависимости от состава люминофора меняется цветовая температура лампы. В компактных люминесцентных лампах применяется трехполосный люминофор, обеспечивающий высокую цветопередачу (Ra>80).

3. ЭПРА. Устройство, выполняющие согласование параметров и характеристик электрической сети и источника света (разрядной трубки). Обеспечивает необходимые режимы зажигания, разгорания и работы лампы. Выбор светотехнического решения и качества сборки платы влияет на эффективность лампы и срок ее службы.

4. Вентиляционное отверстие на нижней части корпуса лампы. Охлаждение электронной компонентной базы играет важную роль. От рабочей температуры компонентов зависит эксплуатационные характеристики и срок службы лампы.

5. Цоколь. Изготовлен без применения пайки, что позволяет избежать при эксплуатации окисления и «прилипания» цоколя лампы к патрону светильника.