Электронный балласт это: Электронный балласт для люминесцентных ламп

Электронный балласт — схема и принцип работы

Главная » Электропроводка » Защита от перенапряжения




Защита от перенапряжения





Автор Aluarius На чтение 4 мин. Просмотров 2.3k. Опубликовано



Содержание

  • 1 Разновидности и назначение
  • 2 Как работает балласт

Если кто-то не знает, как работают люминесцентные лампы, то важным моментом здесь является электрический ток, но не в плане питания, а в плане его вида. Люминесцентные лампы работают от постоянного тока, поэтому в электрическую схему светильника устанавливается так называемый регулируемый высокочастотный инвертор или по-другому электронный балласт. По сути, это обычный выпрямитель, только от стандартного прибора его отличает небольшие размеры, а соответственно и небольшой вес. Как приятное добавление инвертор не издает шума при работе. Давайте рассмотрим в этой статье, что собой представляет электронный балласт – схема его внутренней начинки.

В первую очередь необходимо отметить тот факт, что прибор отвечает не только за выпрямление переменного тока, но и за пуск самой лампы. То есть, его можно сравнить с обычным (стандартным) дроссельным контактом. Правда, надо быть до конца откровенным и сказать, что электронный балласт для люминесцентных ламп является прибором капризным, поэтому его срок годности оставляет желать лучшего.

Разновидности и назначение

В настоящее время производители предлагают два основных типа:

  • Одиночные.
  • Парные.

Здесь все понятно. Одиночные предназначаются для включения одной лампы, парные для нескольких, соединенных в единую сеть. Самое важно, выбирая инвертор, необходимо учитывать общую яркость светильника в целом, потому что именно по этому показателю и подбирается балласт для люминесцентных ламп.

Итак, кроме вышеописанных функций, для чего еще необходим электронный балласт.

  1. Установленный в схему инвертор должен обеспечить подачу постоянного тока, тем самым обеспечить источник света равномерным излучением без мерцания.
  2. При помощи него производится быстрое включение лампы. Без него она загорится тоже, но только через несколько секунд и при работе будет обязательно гудеть.
  3. Скачки напряжения – враг номер один для системы освещения. Так вот балласт сглаживает данные скачки за счет выпрямления тока в независимости от его амплитуды.
  4. В схеме электронного балласта есть специальный регулятор. Он фиксирует неисправности внутри самого светильника. Если поломка обнаружена, регулятор тут же отключает источник света от подачи электрического тока.

Внимание! Многие производители в схемах используют различные детали и элементы, с помощью которых можно экономить потребляемую электроэнергию. Во многих моделях данный показатель составляет 20%. Неплохой результат.

Как работает балласт

Как уже было сказано выше, балласт для люминесцентных ламп – это практически дроссель. Поэтому данный прибор и выпрямляет электрический ток, и тут же нагревает катоды люминесцентных ламп. После чего на них поступает то количество напряжения, которое быстро включает осветительный прибор. Напряжение выставляется специальным регулятором, который установлен в схеме инвертора, именно им устанавливается диапазон напряжений. Вот почему мерцание источника света отсутствует.

В схеме также присутствует свой собственный стартер. Он отвечает за передачу напряжения и за зажигание. Когда включается лампа, на микросхеме балласта напряжение падает, соответственно снижается и сила тока. Это дает возможность найти оптимальный режим работы светильника.

В настоящее время люминесцентные светильники комплектуются двумя видами балластов:

  • С плавным запуском – это так называемый холодный вариант.
  • Быстрый запуск – горячий. Сюда в основном относятся дроссели ПРА.

Сегодня все больше производителей стараются найти золотую середину, так называемые комбинированные схемы (универсальные). К примеру, вот модель такого электронного балласта «ЭПРА SEA T8-18». И еще один момент, который касается доработки схемы. Считается, что нормальная яркость светового потока, который обеспечивает люминесцентная лампа, обеспечивается мощностью 200 Вт. Если мощность падает до 110 Вт, то яркость люминесцентного светильника серьезно снижается.















что это такое и схемы подключения

Электронный балласт выступает своеобразным пусковым механизмом, обеспечивающим стабильную работу люминесцентной лампы. Применение данного устройства актуально при недостаточной электрической нагрузке или при отсутствии ограничения в потреблении тока.

Содержание

  1. Условия для подключения, запуска и горения люминесцентной лампы
  2. Основные характеристики балластов
  3. Электромагнитные устройства
  4. Электронные агрегаты
  5. Балласты для компактных ламп
  6. Преимущества и недостатки электронного балласта
  7. Рекомендации специалистов по выбору
  8. Подбор балласта по производителю
  9. Популярные электромагнитные балласты
  10. Лучшие устройства электронного типа

Условия для подключения, запуска и горения люминесцентной лампы

Парный электронный балласт люминесцентных ламп

Люминесцентная лампочка представляет собой стеклянную колбу, заполненную инертным газом с добавлением незначительного количества ртути. На трубке присутствуют электроды, подающие напряжение определенной величины. Формируемое электрическое поле провоцирует появление разряда и, как следствие, тока.

Продуцируемое голубоватое свечение практически неощутимо для человека, поскольку относится к невидимому цветовому диапазону. Издаваемое ультрафиолетовое излучение попадает на покрытие лампы, содержащее соединения фосфора. В результате формируются лучи, находящиеся в видимой части спектра.

При включении люминесцентной лампы наблюдается лавинообразное увеличение тока, что провоцирует снижение сопротивления. Поэтому присоединить такого потребителя напрямую к сети невозможно. Для эффективной и длительной работы лампочки необходимо предупредить перегрев электродов. Для этого используется балластник или дроссель. Он продуцирует дополнительную нагрузку, когда ее не хватает в сети, что ограничивает величину тока.

Основные характеристики балластов

Принцип работы люминесцентной лампы

ПРА – пускорегулирующие аппараты – бывают двух типов: электронные и электромагнитные.

Электромагнитные устройства

Агрегат работает благодаря индуктивному сопротивлению дросселя. Его встраивают в схему последовательно лампе.

Для включения осветительного прибора также необходим стартер. Это небольшое устройство, напоминающее лампу, из категории газоразрядных. Внутри него находятся электроды из биметалла.

Стартер подключают к прибору параллельным способом.

При наличии электромагнитного балласта люминесцентная лампа работает по следующей схеме:

  1. При поступлении напряжения в стартере появляется разряд. В результате происходит разогрев электродов, вследствие чего они замыкаются.
  2. Рабочий ток увеличивается в несколько раз. Этот процесс ограничивает только внутреннее сопротивление дросселя.
  3. На фоне роста показателей тока разогреваются электроды лампы.
  4. При остывании стартера происходит размыкание цепи.
  5. Происходящие процессы приводят к появлению относительно высокого напряжения. В результате происходит «зажигание» источника внутри колбы.

Когда осветительный прибор перейдет в обычный режим работы, его напряжение будет существенно ниже сетевого, чего недостаточно для активации стартера. Поэтому он находится в разомкнутом виде и не влияет на функционирование лампы.

При наличии электромагнитных модулей на включение осветительных приборов уходит относительно много времени. В процессе эксплуатации это время постоянно увеличивается, что является существенным недостатком изделий. Такие источники света мигают в процессе работы, поэтому их не рекомендуется использовать в жилых помещениях. Также они довольно шумны и потребляют много электроэнергии.

Электронные агрегаты

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) являются своеобразными преобразователями напряжения. В схеме устройств отсутствует стартер. Чтобы понять, что такое ЭПРА для светодиодного или люминесцентного светильника, необходимо разобрать принцип его работы.

Магнитный балласт для компактных ламп (ПРА)

Перед подачей на катоды лампы зажигающего потенциала они подвергаются нагреву. При этом высокая частота напряжения, которое поступает к устройству, увеличивает его КПД и предупреждает мерцание. Также в процесс зажигания может быть задействован колебательная цепь. Она входит в резонанс до того момента, пока в колбе лампы отсутствует разряд. Это приводит к увеличению напряжения и к росту тока, что провоцирует разогрев катодов.

Балласты для компактных ламп

Сравнительно недавно на рынке появились люминесцентные лампы, адаптированные под стандартные плафоны. Это позволяет использовать их в качестве осветительных приборов в помещениях любого назначения без замены светильников.

Балласт компактных ламп размещается внутри патрона. Поэтому их ремонт теоретически возможен, но на практике не осуществляется.

Электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА)

Электронный пускорегулирующий аппарат имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • Запуск лампы с электрическим балластом происходит очень быстро – на протяжении 1 секунды после включения.
  • ЭПРА генерирует частоту 38-50 кГц. Поэтому лампы с электронным балластом лишены таких негативных моментов, как мерцание и искажение изображения.
  • Срок службы приборов с электронным ПРА увеличивается в два раза.
  • При выходе из строя люминесцентное устройство с ЭПРА сразу перестает генерировать переменное напряжение. Это существенно увеличивает безопасность изделия.
  • Применение ЭПРА для светодиодных светильников делает невозможным их холодный запуск, что предотвращает эрозию катодов.
  • Подобные устройства работают бесшумно. Поэтому их разрешается использовать в помещениях, где люди находятся длительное время.

Преимуществом электронного балласта для люминесцентных ламп называют простую схему его подключения. Также подобное устройство относится к категории энергоэффективных. При этом его КПД составляет 95%, что является довольно хорошим показателем.

Электронные балласты для ламп дневного света стоят дороже своих электромагнитных аналогов. Также их недостатком называют большую вероятность выхода из строя при скачках напряжения.

Рекомендации специалистов по выбору

При приобретении балластника обращают внимание на мощность модуля. Она должна соответствовать аналогичному показателю осветительного устройства. В противном случае прибор не сможет нормально функционировать.

При покупке балласта нельзя ориентироваться только на его стоимость. Электромагнитные приборы стоят дешевле, но они менее эффективны. Высокая стоимость электронных устройств нивелируется их отличными характеристиками.

Подбор балласта по производителю

ЭПРА с пластиковым корпусом

При покупке дросселя следует ориентироваться на репутацию фирмы, которая его выпускает. Изделие китайского производства не всегда сможет оправдать ожидания пользователей. Специалисты рекомендуют покупать приборы от брендов, продукция которых проверена временем и подтверждена положительными отзывами клиентов.

Качественные балласты имеют крепкий корпус, изготовленный из пластика, устойчивого к деформациям и действию критических температур. Им присвоена степень защиты IP2. Это означает, что в прибор не могут проникнуть посторонние предметы, размер которых больше 12,5 мм.

Признаком хорошего балласта в лампе называют ее плавный запуск. Между включением прибора и появлением освещения всегда присутствует небольшая пауза. При ее отсутствии схема дросселя упрощена, что снижает срок эксплуатации лампы.

Популярные электромагнитные балласты

У пользователей большой популярностью пользуются электромагнитные дроссели, изготовленные фирмой E.Next. Производитель поставляет высококачественную продукцию, которая соответствует международным стандартам. На свои изделия компания предоставляет гарантию и обеспечивает сервисную поддержку.

Не меньшим спросом пользуется продукция известного европейского производителя электрооборудования Philips. Такие изделия позиционируются как энергоэффективные и надежные. При их использовании удается правильно регулировать нагрузку, что положительно сказывается на работе ламп.

Лучшие устройства электронного типа

Дроссель фирмы Osram

Дроссели электронного типа относятся к современным изделиям с оптимальными функциями. Подобную продукцию выпускает немецкая компания Osram. Стоимость балластов от данной фирмы выше китайских аналогов, но ниже в сравнении с изделиями Philips и Vossloh-Schwabe.

Модули Horos относятся к категории бюджетных. Несмотря на невысокую стоимость, они имеют оптимальное КПД, характеризуются низким энергопотреблением. При этом балласты этой фирмы повышают качество работы осветительных устройств и устраняют задержку при включении. При их использовании можно полностью забыть о мерцании осветительных приборов.

Популярность на рынке имеет продукция молодой, но перспективной компании Feron. Она предоставляет покупателям изделия европейского качества по доступным ценам. Балласты Feron предохраняют лампы от перепадов напряжения, устраняют мерцание и экономят электроэнергию. Производимое приборами освещение мягкое и равномерное.

Электронный балласт

 

 

Люди выросли на видах и звуках флуоресцентных ламп, которые оживают после нескольких попыток. По мере того, как новая волна энергосберегающих приборов захватывала мир, технологии уменьшали толщину люминесцентных ламп, а также уменьшали количество попыток ламп светить максимально ярко. Сегодня во многих домах используются энергосберегающие компактные люминесцентные лампы и люминесцентные лампы, которые начинают светить в момент включения.

Рис. 1. Репрезентативное изображение лампы с электронным балластом

Это мгновенное производство света достигается за счет использования электронных балластов .

Электронный пускорегулирующий аппарат представляет собой устройство, регулирующее пусковое напряжение и рабочие токи осветительных приборов, построенное по принципу газового электрического разряда. Это относится к той части цепи, которая ограничивает протекание тока через осветительное устройство и может варьироваться от одного резистора до более крупного и сложного устройства. В некоторых флуоресцентных системах освещения, таких как диммеры, он также отвечает за контролируемый поток электрической энергии для нагрева электродов лампы.

 

Балласт Основы:

Для работы осветительного прибора на основе электрического газового разряда необходима ионизация газа в трубке. Это явление имеет место при относительно высокой разности потенциалов и/или температуре, чем при нормальных условиях эксплуатации лампы. После того, как дуга настроена, условия могут быть доведены до нормальных. Для этого обычно используются три типа методов: предварительный нагрев , мгновенный запуск и быстрый запуск 9.0028 . При предварительном нагреве электроды лампы нагреваются до высокой температуры, прежде чем на них подается напряжение через стартер. Мгновенные пусковые балласты были разработаны для запуска ламп без задержки или мигания и использования начального высокого напряжения вместо повышенных температур. Балласты быстрого запуска обеспечивают компромисс между предварительным нагревом и мгновенным запуском и используют отдельный набор обмоток для первоначального нагрева электродов в течение меньшей продолжительности, а затем с использованием относительно более низкого напряжения для запуска лампы. Другой тип балластов с программируемым пуском представляет собой вариант быстрого пуска. Любой из этих пусковых принципов может быть использован в балластах. Первоначально, когда газ объединяется, он создает путь тока с высоким сопротивлением. Но после ионизации и зажигания дуги сопротивление падает до очень низкого значения, почти как короткое замыкание. Если весь этот ток пропустить через лампу, лампа либо перегорит, либо блок питания выйдет из строя. Таким образом, балласт должен выполнять ограничение тока.

 

Типы балласта:

В основном существует три типа балласта : магнитный, электронный и гибридный. В магнитных и гибридных балластах в качестве основных компонентов используется медная катушка, намотанная на магнитный сердечник, в то время как в электронных балластах используется твердотельная электронная схема для обеспечения надлежащих рабочих электрических условий для подключенных ламп. Краткое сравнение приведено ниже:

 

Рис. 2: Таблица, представляющая различные типы электронных балластов

История

История электронных балластов:

Хотя концепция электронных балластов возникла в 1950-х годах в General Electric, именно Сэм Берман и Руди Вердербер из Berkeley Labs проложили путь к созданию первого коммерчески жизнеспособного электронного балласта. балласты. Программа электронного балласта, финансируемая Министерством энергетики США, началась в лаборатории Беркли в 1977 году, когда две небольшие фирмы Iota Engineering и Luminoptics (ныне Lumenergi) получили технологическую поддержку для разработки первых электронных балластов. Вскоре к ним присоединились и другие компании, и сегодня насчитывается более 300 компаний, таких как Philips, производящих и продающих электронные балласты. Программы и стандарты скидок способствовали росту продаж электронных балластов. Некоторые из них — ENERGY STAR 9.0055 ® Программа Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, добровольные строительные нормы и правила IES 90. 1-1999 и т. д.

 

Работа

Работа электронных балластов:

В примитивных электронных балластах использовался общий принцип выпрямления входной мощности и сглаживания формы сигнала путем пропускания его через простой фильтр, подобный электролитическому конденсатору. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. Улучшенные электронные балласты теперь обычно основаны на топологии SMPS, как показано на рисунке выше. Первым шагом является выпрямление входной мощности, а затем сигнал прерывается для увеличения частоты. Этот тип балластов работает в диапазоне от 20 до 60 кГц. Другие балласты, такие как магнитные балласты, обычно работают на частоте сети, которая составляет около 50-60 Гц. Они страдают от таких проблем, как мерцание и жужжание, которое иногда мешает окружающей среде. Примерная схема электронного балласта для демонстрационной платы CFL показана ниже: 

Рис. 4. Рисунок, демонстрирующий пример конструкции схемы электронного балласта. Обоснование увеличения частоты в электронных балластах заключается в том, что эффективность лампы быстро увеличивается при изменении частоты от 1 кГц до 20 кГц, а затем постепенно увеличивается до 60 кГц. По мере увеличения рабочей частоты лампы количество тока, необходимого для получения того же количества света, уменьшается по сравнению с частотой сети, что увеличивает эффективность лампы. Увеличение эффективности с частотой можно изобразить следующим образом:

 

Рис. 5: График, показывающий увеличение эффективности работы лампы время между последовательной ионизацией и деионизацией газа переменным током. Таким образом, плотность ионизации в лампе поддерживается практически постоянной вблизи оптимальных условий работы в течение всего периода переменного тока. Следовательно, он действует как омический резистор, который увеличивает коэффициент мощности. В то время как на низких частотах плотность ионизации больше колеблется около оптимального уровня, вызывая плохие средние условия разряда.

 

Широтно-импульсная модуляция или любой другой метод прерывания используется для наложения входящего переменного напряжения на выпрямленный и отфильтрованный выходной сигнал. Это делает взаимосвязь пиков тока приблизительной синусоидой. Прерывание и/или широтно-импульсная модуляция также могут использоваться для диммирования ламп через такие сети, как DALI, DSI или даже простой сигнал управления яркостью 0–10 В постоянного тока.

Для получения более подробной информации о работе электронного балласта см. статью Electronic Ballast Insight.

 

Рабочие параметры

Рабочие параметры:

Рабочие характеристики электронных балластов измеряются по различным параметрам. Наиболее важным является фактор балласта. Это отношение светоотдачи лампы, работающей от рассматриваемого балласта, к светоотдаче той же лампы, работающей от эталонного балласта. Это значение находится между 0,73 и 1,50 для электронных балластов. Значение такого широкого диапазона заключается в широком диапазоне уровней светоотдачи, которые могут быть получены с использованием одного балласта. Это находит большое применение в цепях затемнения. Однако обнаружено, что как слишком высокий, так и слишком низкий коэффициент балласта ухудшают срок службы лампы из-за уменьшения светового потока в результате соответственно высокого и низкого тока лампы. Когда необходимо сравнить электронные балласты одной модели и производителя, часто используется коэффициент эффективности балласта, который представляет собой отношение коэффициента балласта (выраженное в процентах) к мощности и дает относительное измерение эффективности системы всей лампы. балластная комбинация. Мерой эффективности работы балласта является параметр Power Factor (PF). Коэффициент мощности — это мера эффективности, с которой электронный балласт преобразует напряжение питания и ток в полезную мощность, подаваемую на лампу, при идеальном значении, равном 1. Это, однако, не свидетельствует о способности балласта обеспечивать свет с низким коэффициентом мощности. для балластов потребуется примерно в два раза больше тока, чем для балластов с более высоким коэффициентом мощности, и, следовательно, они будут поддерживать меньшее количество ламп в цепи.

 

Любое электронное устройство имеет предел своей линейности, и когда входной сигнал выходит за пределы диапазона, происходит искажение сигнала, приводящее к нелинейным и гармоническим искажениям. Когда форма сигнала отличается от нормальной синусоидальной, говорят, что имеет место гармоническое искажение, и его измеряют как полное гармоническое искажение. THD для электронных балластов представляет собой процент гармонического тока, добавляемого балластом к току системы распределения электроэнергии. Большинство производителей стараются поддерживать THD ниже 20%, хотя стандарты ANSI допускают максимальное искажение до 32%. Электронные балласты позволяют легче поддерживать искажения на таких уровнях, что не так просто в случае магнитных или гибридных балластов.

 

Проблемы с электронными балластами

Проблемы с электронными балластами:

Переменный ток может генерировать пики тока вблизи максимумов напряжения, создавая высокие гармоники тока в случае электронных балластов. Это проблема не только для системы освещения, но и может вызвать дополнительные проблемы, такие как паразитные магнитные поля, коррозия труб, помехи для радио- и телевизионного оборудования и даже сбои в работе ИТ-оборудования. Высокое содержание гармоник также может вызвать перегрузку трансформаторов и нейтральных проводов в трехфазных системах. Более высокая частота мерцания может остаться незамеченной человеческим глазом, но может вызвать проблемы с инфракрасными пультами дистанционного управления, используемыми в домашних мультимедийных устройствах, таких как телевизоры. Интеллектуальная документация и конструкция балластов позволяют уменьшить помехи и минимизировать их в диапазонах частот, которые используются в приложениях. Однако в частотном спектре есть некоторые неизведанные уголки, которые не используются ни в каких приложениях, и большинство помех от балластов в этой области, как правило, не документируются и ими пренебрегают, что дает более четкую картину на бумаге, чем она есть на самом деле. Электронные балласты не имеют цепей, способных выдерживать скачки напряжения и перегрузки. Мало того, электронные балласты имеют высокую начальную стоимость, которая может быть бельмом на глазу импульсивных клиентов, хотя они более чем компенсируют эту высокую стоимость в долгосрочной перспективе.

 

Преимущества

Преимущества:

Но некоторые широко разрекламированные неисправности и недостатки ранних балластов не должны омрачать суждения покупателей. Технология прошла долгий путь от уровня отказов около 20-30% несколько лет назад до менее 1% в настоящее время. Надежность балласта стареет, как вино, чем больше времени он проводит в эксплуатации, тем меньше шансов, что он выйдет из строя. Первые полгода — это как инкубационный период для электронного балласта, если он их переживет, продолжительность жизни увеличивается до 10-12 лет. Выходная мощность ламп снижается медленнее при использовании электронных балластов по сравнению с магнитными балластами. График производительности, сравнивающий электронный и магнитный балласт, показан ниже:

 

Рис. 6. График сравнения рабочих характеристик электронного и магнитного балластов

 

Чтобы укрепить веру клиентов в электронные балласты, были введены стандарты обеспечения качества для электронных балластов. Сертифицированные производители балластов (CBM) тестируют электронные балласты для различных ламп, таких как T8, T12/ES, T12 Slimline, компактных люминесцентных ламп и т. д. Эти устройства не только более эффективны, но и намного тише и легче. Электронные балласты имеют почти вдвое меньшие потери мощности по сравнению с магнитными или гибридными балластами. Кроме того, они могут легко работать с лампами, которые не могут работать напрямую от дросселя на линии из-за больших требований к напряжению лампы. В основном существует три способа повышения энергоэффективности систем лампа-балласт: уменьшить потери в балласте, работать на более высоких частотах и ​​уменьшить потери на электродах лампы. Все эти три элемента одновременно включены в электронные балласты, что делает их более энергоэффективными.

 

Рис. 7. Статистическое представление роста продаж электронных балластов и сокращения продаж магнитных балластов электронные к 2010 году и, в конечном итоге, отказ от магнитных балластов. Рынок буквально взорвался, продажи увеличились в разы за несколько десятилетий. Там, где в середине 70-х они были практически неизвестны, электронные балласты заняли значительную долю рынка в различных странах, от более чем 80% в США до 30% в Европейском Союзе. Миллионы тратятся на исследования и разработки, и ожидается, что к 2015 году средняя доля рынка вырастет до 77%. Использование таких устройств не только влечет за собой экономию средств в долгосрочной перспективе, поскольку расчетная стоимость экономии на технологиях в течение всего срока службы составляет 18 400 миллионов долларов США, но и способствует защите окружающей среды. преимущества сокращения выбросов двуокиси углерода, двуокиси серы и двуокиси азота. Это означает не только лучшее настоящее, но и приятное будущее.

Рубрики: Статьи
Метки: балласт, электронный балласт, выпрямитель
 

Световод: балласты люминесцентных ламп

Световод

Для работы всех газоразрядных ламп, включая люминесцентные, требуются балласты. Балласт обеспечивает высокое начальное напряжение для запуска разряда, а затем быстро ограничивает ток лампы для безопасного поддержания разряда. Производители ламп указывают электрические входные характеристики лампы (ток лампы, пусковое напряжение, пик-фактор тока и т. д.), необходимые для достижения номинального срока службы лампы и выходного светового потока. Точно так же Американский национальный институт стандартов (ANSI) публикует рекомендуемые технические характеристики входной мощности для всех ламп типа ANSI. Балласты предназначены для оптимальной работы уникального типа ламп; однако некоторые балласты адекватно работают с более чем одним типом ламп. В этих случаях оптимальные характеристики лампы, как правило, достигаются не во всех условиях. Менее оптимальные условия могут повлиять на пусковые характеристики лампы, светоотдачу и срок службы.

Тип схемы и режим работы

Люминесцентные балласты изготавливаются для трех основных типов люминесцентных ламп: с предварительным нагревом, быстрым запуском и мгновенным запуском.

Операция предварительного нагрева Электроды лампы нагреваются перед инициированием разряда. «Пусковой переключатель» замыкается, позволяя току течь через каждый электрод. Выключатель стартера быстро остывает, размыкая выключатель и вызывая подачу напряжения на дугогасительную трубку, инициируя разряд. Вспомогательное питание не подается на электроды во время работы.

Быстрый запуск Электроды лампы нагреваются до и во время работы. Балластные трансформаторы имеют две специальные вторичные обмотки для обеспечения необходимого низкого напряжения на электродах.

Работа с мгновенным запуском Электроды лампы не нагреваются перед работой. ПРА для ламп мгновенного включения предназначены для обеспечения относительно высокого пускового напряжения (по сравнению с лампами предварительного нагрева и быстрого включения) для инициирования разряда на ненагретых электродах.

Быстрый старт — наиболее популярный режим работы для 4-футовых 40-ваттных ламп и 8-футовых ламп высокой мощности. К преимуществам быстрого пуска относятся плавный пуск, длительный срок службы и возможность диммирования. Лампы мощностью менее 30 Вт обычно работают в режиме предварительного нагрева. Лампы, работающие в этом режиме, более эффективны, чем режим быстрого пуска, так как не требуется отдельного источника питания для непрерывного нагрева электродов. Однако эти лампы имеют тенденцию мерцать во время запуска и имеют более короткий срок службы. Восьмифутовые «тонкие» лампы работают в режиме мгновенного запуска. Мгновенный пуск более эффективен, чем быстрый пуск, но, как и в режиме предварительного прогрева, срок службы лампы короче. Лампа F32T8 высотой 4 фута мощностью 32 Вт представляет собой лампу быстрого пуска, обычно работающую в режиме мгновенного пуска с электронными высокочастотными балластами. В этом режиме работы эффективность лампы повышается с некоторым снижением срока службы лампы.

Энергоэффективность

Люминесцентные лампы достаточно эффективны при преобразовании входной мощности в свет. Тем не менее, большая часть энергии, подаваемой в систему люминесцентной лампы и балласта, производит ненужную тепловую энергию.

Существует три основных способа повышения эффективности системы люминесцентной лампы и балласта:

  • Снижение потерь в балласте
  • Работа лампы (лампы) на высокой частоте
  • Уменьшить потери, связанные с электродами лампы

Новые, более энергоэффективные балласты, как магнитные, так и электронные, используют один или несколько из этих методов для повышения эффективности системы лампы-балласта, измеряемой в люменах на ватт. Потери в магнитных балластах были уменьшены за счет замены алюминиевых проводников медными и использования магнитных компонентов более высокого качества. Потери балласта также можно уменьшить, используя один балласт для питания трех или четырех ламп вместо одной или двух. Тщательная разработка схемы повышает эффективность электронных балластов. Кроме того, электронные балласты, которые преобразуют частоту питания 60 Гц в высокую частоту, обеспечивают более эффективную работу люминесцентных ламп, чем это возможно при частоте 60 Гц. Наконец, в схемах быстрого пуска некоторые магнитные балласты повышают эффективность за счет отключения питания электродов лампы после запуска.

Коэффициент балласта

Одним из наиболее важных параметров балласта для светодизайнера/инженера является коэффициент балласта. Коэффициент балласта необходим для определения светоотдачи конкретной системы лампа-балласт. Коэффициент балласта — это мера фактического светового потока конкретной системы лампа-балласт по отношению к номинальному световому потоку, измеренному с эталонным балластом в условиях испытаний ANSI (на открытом воздухе при температуре 25 градусов C [77 градусов F]). Балласт ANSI для стандартных 40-ваттных ламп F40T12 требует балластного коэффициента 0,9.5; тот же балласт имеет коэффициент балласта 0,87 для энергосберегающих ламп Ф40Т12 мощностью 34 Вт. Однако многие балласты доступны либо с высоким (в соответствии со спецификациями ANSI), либо с низким коэффициентом балласта (от 70 до 75%). Важно отметить, что значение балластного коэффициента является характеристикой не просто балласта, а системы лампа-балласт. Балласты, которые могут работать с более чем одним типом ламп (например, 40-ваттный балласт F40 может работать с 40-ваттными лампами F40T12, 34-ваттными F40T12 или 40-ваттными лампами F40T10), обычно имеют разные коэффициенты балласта для каждой комбинации ( например, 95%, <95% и >95% соответственно).

Коэффициент балласта не является мерой энергоэффективности. Хотя более низкий коэффициент балласта снижает световой поток лампы, он также потребляет пропорционально меньше входной мощности. Таким образом, тщательный выбор системы лампы-балласта с определенным коэффициентом балласта позволяет проектировщикам лучше минимизировать потребление энергии путем «настройки» уровней освещения в помещении. Например, в новом строительстве, как правило, лучше всего использовать высокий коэффициент балласта, поскольку для удовлетворения требований к уровню освещенности потребуется меньшее количество светильников. При модернизации или в зонах с менее важными визуальными задачами, таких как проходы и коридоры, балласты с более низким коэффициентом балласта могут быть более подходящими.

Во избежание резкого сокращения срока службы ламп балласты с низким балластным коэффициентом (<70%) должны эксплуатировать лампы только в режиме быстрого пуска. Это особенно актуально для ламп F32T8 мощностью 32 Вт, работающих на высокой частоте.

Определение коэффициента балласта для комбинаций лампа-балласт может оказаться непростой задачей, поскольку немногие производители балластов предоставляют эту информацию в своих каталогах. Однако, если известна входная мощность для конкретной системы лампа-балласт (обычно указана в каталогах), возможна оценка коэффициента балласта.

Мерцание

Электромагнитные балласты предназначены для приведения входного напряжения 60 Гц в соответствие с электрическими требованиями ламп. Магнитный балласт изменяет напряжение, но не частоту. Таким образом, напряжение лампы пересекает ноль 120 раз в секунду, что приводит к колебаниям светоотдачи с частотой 120 Гц. Это приводит к мерцанию около 30% для стандартных галофосфорных ламп, работающих на частоте 60 Гц. Мерцание, как правило, незаметно, но есть свидетельства того, что мерцание такой силы может вызывать неблагоприятные последствия, такие как напряжение глаз и головная боль.

С другой стороны, большинство электронных балластов работают на высокой частоте, что уменьшает мерцание лампы до практически незаметного уровня. Процент мерцания конкретного балласта обычно указывается производителем. Для данного балласта процент мерцания будет зависеть от типа лампы и состава люминофора.

Звуковой шум

Одной из характеристик электромагнитных балластов с железным сердечником, работающих на частоте 60 Гц, является генерирование звукового шума. Шум может увеличиваться при высоких температурах, и он усиливается некоторыми конструкциями светильников. В лучших балластах используются высококачественные материалы и качество изготовления для снижения уровня шума. Шум оценивается A, B, C или D в порядке убывания предпочтения. Балласт класса «А» будет тихо гудеть; балласт класса «D» издает громкий гул. Количество балластов, их уровень шума и характер окружающего шума в помещении определяют, будет ли система создавать слышимые помехи.

Практически все энергосберегающие магнитные балласты для ламп F40T12 и F32T8 имеют номинал «А», за некоторыми исключениями, такими как низкотемпературные балласты. Тем не менее, гул магнитных балластов может быть слышен в особо тихой обстановке, например в библиотеке. С другой стороны, хорошо спроектированные электронные высокочастотные балласты не должны издавать заметного шума. Все электронные балласты имеют рейтинг «А» по ​​звуку.

Диммирование

В отличие от ламп накаливания, люминесцентные лампы не могут быть должным образом затемнены с помощью простого настенного устройства, такого как те, которые используются для ламп накаливания. Чтобы люминесцентная лампа могла регулировать яркость во всем диапазоне без сокращения срока службы лампы, необходимо поддерживать напряжение ее электродного нагревателя при снижении тока дуги лампы. Таким образом, лампы, работающие в режиме быстрого пуска, являются единственными люминесцентными лампами, подходящими для диммирования в широком диапазоне. Мощность, необходимая для поддержания постоянного напряжения на электродах во всех условиях диммирования, означает, что балласты диммирования будут менее эффективны при работе ламп на уровне диммирования.

Диммирующие балласты доступны как в магнитном, так и в электронном исполнении, но использование электронных диммирующих балластов имеет явные преимущества. Для регулировки яркости ламп магнитные балласты затемнения требуют механизма управления, содержащего дорогостоящие переключающие устройства большой мощности, которые регулируют входную мощность, подаваемую на балласты. Это экономически целесообразно только при управлении большим количеством балластов в одной ответвленной цепи. Кроме того, светильники должны управляться в больших зонах, которые определяются схемой распределения электроэнергии. Поскольку система распределения фиксируется на ранней стадии процесса проектирования, системы управления, использующие магнитные диммирующие балласты, негибки и не могут приспособиться к изменениям в схемах использования.

Регулировка яркости ламп с электронным балластом, с другой стороны, осуществляется внутри самого балласта. Электронные балласты изменяют выходную мощность ламп с помощью низковольтного сигнала в выходной цепи. Коммутационные устройства большой мощности для кондиционирования входной мощности не требуются. Это позволяет управлять одним или несколькими балластами независимо от системы распределения электроэнергии. В системах электронного балласта с диммированием сеть управления низким напряжением может использоваться для группировки балластов в зоны управления произвольного размера. Эта сеть управления может быть добавлена ​​во время реконструкции здания или даже, в некоторых случаях, во время модернизации освещения. Проводку низкого напряжения не нужно прокладывать в кабелепроводе, что помогает снизить затраты на установку. Кроме того, менее затратно изменить размер и протяженность зон освещения путем изменения конфигурации низковольтной проводки при изменении характера использования. Проводка низкого напряжения также совместима с фотоэлементами, датчиками присутствия и входами системы управления энергопотреблением (EMS).

Диапазон диммирования сильно различается в зависимости от балласта. С большинством электронных балластов диммирования уровень освещенности может варьироваться от полной мощности до не менее 10% от полной мощности. Однако также доступны электронные полнодиапазонные диммирующие балласты, которые работают с лампами до 1% от полного светового потока. Магнитные диммирующие балласты также предлагают множество вариантов диммирования, в том числе полное диммирование.

Адаптировано из Руководства по усовершенствованному освещению: 1993 г. (второе издание), первоначально опубликованного Калифорнийской энергетической комиссией.