АППАРАТУРА ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ РАЗРЯДА И
УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫМИ ЛАМПАМИ
Газоразрядная лампа представляет собой нелинейную нагрузку с падающей вольт-амперной характеристикой: чем выше напряжение, приложенное к лампе, тем меньше ток через нее, и наоборот.
Балласт - нагрузка, функция которой не связана напрямую с назначением устройства. Балласт представляет собой сопротивление (как правило, индуктивное), включенное последовательно с лампой, служащее для сознательного ограничения тока.
Наиболее удачным балластом для люминесцентных ламп является дроссель, а не резистор или конденсатор. Использовать вместо резистора катушку индуктивности выгодно: она обладает реактивным сопротивлением, на котором не выделяется тепло. Применять конденсатор опасно (он не ограничивает начальные импульсы тока ни в сети, ни в лампе). Тип дросселя должен соответствовать типу включаемой лампы, иначе лампа может оказаться перегружена и перегорит намного раньше срока.
После размыкания контактов стартера и разрыва тока дросселя, магнитное поле, спадая, пересекает витки дросселя и наводит в нем ЭДС самоиндукции, величина которой пропорциональна добротности дросселя. В момент размыкания контактов стартера на дросселе появляется высоковольтный импульс. Напряжение импульса складывается с мгновенным напряжением сети в момент размыкания стартера. Поэтому на лампе появляется импульс напряжения, представляющий собой сумму индукционного выброса дросселя и мгновенного напряжения сети. Амплитуда выброса зависит от накопленной энергии, а величина этой энергии пропорциональна току дросселя в момент разрыва контактов стартера. Поэтому высоковольтный выброс может оказаться не достаточным для поджига. Например, если ток дросселя спадает и достигает нуля, как раз в момент размыкания стартера, то выброса не будет вовсе. С учетом сдвига по фазе между током и напряжением на лампе будет только мгновенное напряжение сети - не более 300 В. Лампа не зажигается - произошел фальстарт (визуально - кратковременная вспышка).
Электромагнитный пускорегулирующий аппарат ПРА (дроссель-стартер) имеет массу недостатков: надоедливое жужжание, непроизвольные вспышки и частое мерцание, исходящие от светильников, громоздкий и тяжелый дроссель. Основным и единственным его преимуществом является дешевизна.
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.
В Белоруссии уже разработаны и сегодня действуют новые СНиПы, 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 ЭПРА (электронные балласты) связано с рядом их существенных преимуществ по сравнению с электромагнитными ПРА.
Структурная схема электронного балласта
|
|
| ||||||
| ||||||||
 | | |
Выход коммутатора то подключается к выходу фильтра, то к общему проводу.
На выходе коммутатора формируются однополярные высокочастотные импульсы напряжения (частота коммутации обычно находится в пределах 30-100 кГц), которые, во-первых, зажигают лампу, а, во-вторых, поддерживают разряд.
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 импульсов коммутации можно добиться изменения яркости свечения.
Наиболее дешевые (китайско-польские) электронные балласты работают в автоколебательном режиме и состоят из дискретных элементов. Отсюда наличие нескольких сложных намоточных элементов - трансформаторов, большие габариты печатных плат, низкая надежность, сложность настройки. Ведущие фирмы-разработчики выпускают 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 миниатюрны.