Elektroniczny statecznik do lamp fluorescencyjnych: co to jest, jak działa, schematy podłączenia lamp z elektronicznym statecznikiem

Czy zastanawiają się Państwo, do czego potrzebny jest elektroniczny moduł ES do lamp fluorescencyjnych i jak należy go podłączyć? Prawidłowy montaż energooszczędnych lamp pozwoli wielokrotnie wydłużyć ich żywotność, prawda? Ale nie wiedzą Państwo, jak podłączyć ES i czy w ogóle jest to konieczne?

Opowiemy Państwu o przeznaczeniu modułu elektronicznego i jego podłączeniu – w artykule omówiono cechy konstrukcyjne tego urządzenia, dzięki któremu wytwarzane jest tzw. napięcie rozruchu, a także utrzymywany jest optymalny tryb pracy lamp.

Przedstawiono schematy ideowe podłączenia lamp fluorescencyjnych z zastosowaniem elektronicznego statecznika, a także zalecenia wideo dotyczące stosowania takich urządzeń. Są one nieodłączną częścią schematu lamp wyładowczych, mimo że konstrukcja tych źródeł światła może się znacznie różnić.

Konstrukcje modułów stateczników

Konstrukcje przemysłowych i domowych lamp fluorescencyjnych są zwykle wyposażone w moduły ES. Skrót ten oznacza elektroniczny statecznik.

Urządzenie elektromagnetyczne starego typu

Analizując konstrukcję tego urządzenia z serii elektromagnetycznej klasyki, od razu można zauważyć wyraźną wadę – gabaryty modułu.

Co prawda, projektanci zawsze starali się zminimalizować wymiary statecznika elektromagnetycznego (EM). W pewnym stopniu się to udało, sądząc po nowoczesnych modyfikacjach już w postaci ES.

Zestaw elementów funkcyjnych elektromagnetycznego statecznika. Jego częściami składowymi, jak widać, są tylko dwa elementy – dławik (tzw. balast) i starter (układ formowania wyładowania).

Gabaryt konstrukcji elektromagnetycznej wynika z włączenia do układu wielkogabarytowego dławika – obowiązkowego elementu przeznaczonego do wygładzania napięcia sieciowego i pełnienia roli balastu.

Oprócz dławika, w skład układu statecznika EM wchodzą startery (jeden lub dwa). Widoczna jest zależność jakości ich pracy i trwałości lampy, ponieważ defekt startera powoduje fałszywy start, co oznacza przeciążenie prądowe na włóknach żarnika.

Tak wygląda jeden z wariantów konstrukcyjnych startera elektromagnetycznego modułu zapłonowo-regulacyjnego lamp fluorescencyjnych. Istnieje wiele innych konstrukcji, które różnią się rozmiarami i materiałami obudowy.

Oprócz zawodności rozruchu za pomocą startera, lampy fluorescencyjne cierpią na efekt stroboskopowy. Objawia się on migotaniem o określonej częstotliwości, bliskiej 50 Hz.

Wreszcie, aparat zapłonowo-regulacyjny powoduje znaczne straty energetyczne, czyli ogólnie obniża sprawność lamp fluorescencyjnych.

Udoskonalenie konstrukcji do ES

Począwszy od lat 90. XX wieku, schematy lamp fluorescencyjnych coraz częściej zaczęto uzupełniać ulepszoną konstrukcją modułu zapłonowo-regulacyjnego.

Podstawę zmodernizowanego modułu stanowiły półprzewodnikowe elementy elektroniczne. W związku z tym zmniejszyły się gabaryty urządzenia, a jakość pracy jest na wyższym poziomie.

Rezultatem modyfikacji regulatorów elektromagnetycznych są elektroniczne półprzewodnikowe urządzenia do uruchamiania i regulacji świecenia lamp fluorescencyjnych. Z technicznego punktu widzenia charakteryzują się wyższymi wskaźnikami eksploatacyjnymi.

Wprowadzenie półprzewodnikowych stateczników elektronicznych doprowadziło praktycznie do całkowitego wyeliminowania wad, które występowały w schematach aparatów starego formatu.

Moduły elektroniczne wykazują stabilną, wysokiej jakości pracę i zwiększają trwałość lamp fluorescencyjnych.

Wyższa sprawność, płynna regulacja jasności, podwyższony współczynnik mocy – to wszystko są korzystne parametry nowych modułów stateczników elektronicznych.

Z czego składa się urządzenie?

Głównymi elementami składowymi schematu modułu elektronicznego są:

• prostownik;
• filtr promieniowania elektromagnetycznego;
• korektor współczynnika mocy;
• filtr wygładzający napięcie;
• układ inwertera;
• element dławikowy.

Konstrukcja schematu przewiduje jedną z dwóch wariantów – mostkowy lub półmostkowy. Konstrukcje, w których stosuje się układ mostkowy, zazwyczaj obsługują lampy o dużej mocy.

Mniej więcej na takie urządzenia oświetleniowe (o mocy od 100 watów) są zaprojektowane moduły zapłonowo-regulacyjne wykonane w układzie mostkowym. Który, oprócz obsługi mocy, ma pozytywny wpływ na charakterystykę napięcia zasilającego.

Tymczasem w składzie lamp fluorescencyjnych przeważnie eksploatowane są moduły zbudowane na bazie układu półmostkowego.

Takie urządzenia na rynku występują częściej w porównaniu z mostkowymi, ponieważ do tradycyjnego zastosowania wystarczają oprawy o mocy do 50 W.

Cechy działania aparatu

Funkcjonowanie elektroniki można warunkowo podzielić na trzy etapy robocze. Na początku włączana jest funkcja wstępnego podgrzewania żarników, co jest ważnym elementem w kwestii trwałości gazowych urządzeń świetlnych.

Funkcja ta wydaje się szczególnie niezbędna w warunkach niskotemperaturowego otoczenia.

Widok roboczej płyty elektronicznej jednego z modeli modułu rozruchowo-regulacyjnego na elementach półprzewodnikowych. Ta niewielka, lekka płyta całkowicie zastępuje funkcjonalność masywnego dławika i dodaje szereg ulepszonych właściwości.

Następnie schemat modułu uruchamia funkcję generowania impulsu wysokonapięciowej impedancji – poziom napięcia około 1,5 kV.

Obecność napięcia o takiej wartości między elektrodami nieuchronnie prowadzi do przebicia środowiska gazowego bańki lampy fluorescencyjnej – zapłonu lampy.

Wreszcie włączany jest trzeci etap działania schematu modułu, którego główną funkcją jest wytworzenie stabilizowanego napięcia spalania gazu wewnątrz bańki.

Poziom napięcia w tym przypadku jest stosunkowo niski, co zapewnia niskie zużycie energii.

Schemat ideowy statecznika

Jak już wspomniano, często używaną konstrukcją jest moduł EPRA złożony według dwutaktowego schematu półmostkowego.

Schemat ideowy półmostkowego urządzenia do uruchamiania i regulacji parametrów lamp fluorescencyjnych. Nie jest to jednak jedyne rozwiązanie schematowe stosowane przy produkcji EPRA.

Taki schemat działa w następującej kolejności:

1. Napięcie sieciowe 220 V trafia na mostek diodowy i filtr.
2. Na wyjściu filtru powstaje stałe napięcie 300-310 V.
3. Moduł inwertera zwiększa częstotliwość napięcia.
4. Z inwertera napięcie przechodzi na symetryczny transformator.
5. Na transformatorze za pomocą kluczy sterujących formowany jest niezbędny potencjał roboczy dla lampy fluorescencyjnej.

Klucze sterujące, zainstalowane w obwodzie dwóch sekcji pierwotnej i na uzwojeniu wtórnym, regulują wymaganą moc.

Dlatego na uzwojeniu wtórnym formowany jest własny potencjał dla każdego etapu pracy lampy. Na przykład jeden przy nagrzewaniu żarników, inny w trybie bieżącej pracy.

Rozważmy schemat ideowy półmostkowego EPRA dla lamp o mocy do 30 W. Tutaj napięcie sieciowe jest prostowane przez zestaw czterech diod.

Wyprostowane napięcie z mostka diodowego trafia na kondensator, gdzie jest wygładzane pod względem amplitudy i filtrowane z harmonicznych.

Na jakość pracy układu wpływa właściwy dobór elementów elektronicznych. Normalna praca charakteryzuje się parametrem prądu na dodatnim wyprowadzeniu kondensatora C1. Czas trwania impulsu zapłonu oprawy oświetleniowej określany jest przez kondensator C4.

Następnie za pomocą odwracającej części układu, zbudowanej na dwóch kluczowych tranzystorach (półmostek), napięcie pochodzące z sieci o częstotliwości 50 Hz przekształcane jest w potencjał o wyższej częstotliwości – od 20 kHz.

Jest ono już podawane na zaciski lampy fluorescencyjnej w celu zapewnienia trybu pracy.

W przybliżeniu na tej samej zasadzie działa układ mostkowy. Różnica polega jedynie na tym, że używa się w nim nie dwóch inwerterów, ale czterech kluczowych tranzystorów. W związku z tym układ nieco się komplikuje, dodawane są dodatkowe elementy.

Węzeł układu inwertera zbudowany w konfiguracji mostkowej. W pracy węzła biorą udział nie dwa, a cztery kluczowe tranzystory. Ponadto często preferowane są półprzewodnikowe elementy o strukturze polowej. Na schemacie: VT1…VT4 – tranzystory; Tp – transformator prądu; Up, Un – przetworniki

Tymczasem to właśnie mostkowy wariant montażu umożliwia podłączenie dużej liczby lamp (więcej niż dwóch) na jednym stateczniku. Z reguły urządzenia zmontowane w układzie mostkowym są zaprojektowane na moc obciążenia od 100 W i wyżej.

Opcje podłączenia lamp fluorescencyjnych

W zależności od rozwiązań układowych stosowanych w konstrukcji aparatów zapłonowo-regulacyjnych, warianty podłączenia mogą być bardzo różne.

Jeśli jeden model urządzenia obsługuje, na przykład, podłączenie jednej oprawy, inny model może już obsługiwać jednoczesną pracę czterech lamp.

Najprostszy wariant zasilania oprawy przez elektromagnetyczny element zapłonowo-regulacyjny: 1 – żarnik; 2 – starter; 3 – szklana bańka; 4 – dławik; L – linia fazowa; N – linia zerowa.

Najprostszym podłączeniem wydaje się wariant z urządzeniem elektromagnetycznym, gdzie głównymi elementami układu są jedynie dławik i starter.

Tutaj z interfejsu sieciowego linia fazowa jest łączona z jednym z dwóch zacisków dławika, a przewód zerowy jest doprowadzany do jednego zacisku lampy fluorescencyjnej.

Faza wygładzona na dławiku jest odprowadzana z jego drugiego zacisku i łączona z drugim (przeciwnym) zaciskiem.

Pozostałe wolne dwa zaciski lampy są podłączane do gniazdka startera. To w zasadzie cały schemat, który był powszechnie używany przed pojawieniem się elektronicznych półprzewodnikowych modeli stateczników elektronicznych (EPRA).

Opcja podłączenia dwóch lamp fluorescencyjnych przez jeden dławik: 1 – kondensator filtrujący; 2 – dławik, o mocy równej mocy dwóch opraw; 3, 4 – lampy; 5,6 – startery rozruchowe; L – przewód fazowy; N – przewód neutralny

Na podstawie tego samego schematu realizowane jest rozwiązanie z podłączeniem dwóch lamp fluorescencyjnych, jednego dławika i dwóch starterów. Jednak w tym przypadku należy dobierać dławik pod względem mocy, w oparciu o łączną moc opraw gazowych.

Wariant z dławikiem można zmodyfikować w celu wyeliminowania efektu stroboskopowego. Dość często występuje on właśnie w oprawach z elektromagnetycznym statecznikiem.

Modyfikacja polega na dodaniu do schematu mostka diodowego, który jest włączany za dławikiem.

Podłączenie do modułów elektronicznych

Opcje podłączenia lamp fluorescencyjnych w modułach elektronicznych różnią się nieco. Każdy elektroniczny statecznik ma zaciski wejściowe do podłączenia napięcia sieciowego oraz zaciski wyjściowe dla obciążenia.

W zależności od konfiguracji statecznika, podłączana jest jedna lub kilka lamp. Zazwyczaj na obudowie urządzenia o dowolnej mocy, przeznaczonego do podłączenia odpowiedniej liczby opraw, znajduje się schemat ideowy połączeń.

Sposób podłączenia lamp fluorescencyjnych do urządzenia zapłonowo-regulacyjnego działającego na elementach półprzewodnikowych: 1 – interfejs dla sieci i uziemienia; 2 – interfejs dla opraw; 3,4 – oprawy; L – przewód fazowy; N – przewód neutralny; 1…6 – styki interfejsu

Na powyższym schemacie przewidziano zasilanie maksymalnie dwóch lamp fluorescencyjnych, ponieważ w schemacie zastosowano model statecznika dla dwóch lamp.

Dwa interfejsy urządzenia są zaprojektowane następująco: jeden do podłączenia napięcia sieciowego i przewodu uziemiającego, drugi do podłączenia lamp. Ta opcja również należy do serii prostych rozwiązań.

Podobne urządzenie, ale przeznaczone do pracy z czterema lampami, różni się obecnością zwiększonej liczby zacisków na interfejsie podłączenia obciążenia. Interfejs sieciowy i linia podłączenia uziemienia pozostają bez zmian.

Rozprowadzenie połączeń dla wariantu czterolampowego. Jako urządzenie zapłonowo-regulacyjne stosuje się również elektroniczny statecznik półprzewodnikowy. Na schemacie 1…10 – styki interfejsu urządzenia zapłonowo-regulacyjnego.

Jednak obok prostych urządzeń – jedno-, dwu-, czterolampowych – spotyka się konstrukcje zapłonowo-regulacyjne, których schematyka przewiduje wykorzystanie funkcji regulacji świecenia lamp fluorescencyjnych za pomocą.

To są tak zwane sterowane modele regulatorów. Zalecamy dokładniejsze zapoznanie się z zasadą działania regulatora mocy urządzeń oświetleniowych.

Czym różnią się takie urządzenia od już omówionych? Tym, że oprócz sieciowego i obciążeniowego są wyposażone w interfejs do podłączenia napięcia sterującego, którego poziom zwykle wynosi 1-10 woltów prądu stałego.

Konfiguracja czterolampowa z możliwością płynnej regulacji jasności świecenia: 1 – przełącznik trybu; 2 – styki doprowadzenia napięcia sterującego; 3 – styk uziemiający; 4, 5, 6, 7 – lampy fluorescencyjne; L – linia fazowa zasilania; N – linia zerowa; 1…20 – styki interfejsu urządzenia rozruchowego i regulacyjnego.

Tak więc różnorodność konfiguracji elektronicznych modułów rozruchowo-regulacyjnych pozwala na organizację systemów opraw oświetleniowych o różnym poziomie. Chodzi nie tylko o poziom mocy i zasięgu obszarów, ale także o poziom sterowania.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Materiał wideo oparty na praktyce elektromontera opowiada i pokazuje – które z dwóch urządzeń powinno zostać uznane przez użytkownika końcowego za bardziej jakościowe i praktyczne.

Ten materiał po raz kolejny potwierdza, że proste rozwiązania wydają się niezawodne i trwałe:

Tymczasem EPRA nadal się rozwijają. Na rynku okresowo pojawiają się nowe modele takich urządzeń. Konstrukcje elektroniczne również nie są pozbawione wad, ale w porównaniu z wariantami elektromagnetycznymi wyraźnie wykazują lepsze właściwości techniczne i eksploatacyjne.

Jeśli zna się Pan/Pani na zasadzie działania i schematach podłączenia EPRA i chciałby/chciałaby Pan/Pani uzupełnić powyższy materiał własnymi spostrzeżeniami, lub podzielić się przydatnymi zaleceniami dotyczącymi niuansów naprawy, wymiany lub wyboru urządzenia rozruchowo-regulacyjnego, proszę pisać swoje komentarze w bloku poniżej.