Elektronický předřadník (EPRA) pro zářivky: co to je, jak funguje, schémata zapojení žárovek s EPRA

Zajímá Vás, k čemu je potřebný elektronický modul EPRA pro zářivky a jak jej správně zapojit? Správná montáž úsporných svítidel umožní mnohonásobně prodloužit jejich životnost, že? Ale nevíte, jak zapojit EPRA a jestli je to vůbec nutné?

Povíme Vám o účelu elektronického modulu a jeho zapojení – v článku jsou popsány konstrukční vlastnosti tohoto přístroje, díky kterému se vytváří tzv. startovací napětí a také se udržuje optimální provozní režim svítidel.

Jsou uvedena principiální schémata zapojení zářivek s použitím elektronického předřadníku, stejně jako video doporučení pro použití podobných zařízení. Která jsou nedílnou součástí schématu výbojek, přestože konstrukční provedení těchto světelných zdrojů se může výrazně lišit.

Konstrukce předřadných modulů

Konstrukce průmyslových a domácích zářivek jsou zpravidla vybaveny moduly EPRA. Zkratka je zcela srozumitelná – elektronický předřadný přístroj.

Elektromagnetické zařízení starého typu

Při pohledu na konstrukci tohoto zařízení z řady elektromagnetické klasiky si lze hned všimnout zřejmé nevýhody – objemnost modulu.

Pravda, konstruktéři se vždy snažili minimalizovat rozměry EMPRA. Do jisté míry se to podařilo, soudě podle moderních modifikací již v podobě EPRA.

Sada funkčních prvků elektromagnetického předřadného zařízení. Jeho součástmi, jak je vidět, jsou pouze dvě součásti – tlumivka (tzv. balast) a startér (obvod pro vytvoření výboje).

Objemnost elektromagnetické konstrukce je způsobena zavedením velkorozměrové tlumivky do obvodu – povinného prvku určeného k vyhlazení síťového napětí a sloužícího jako balast.

Kromě tlumivky obsahuje obvod EMPRA startéry (jeden nebo dva). Je zřejmá závislost kvality jejich práce a životnosti lampy, protože defekt startéru způsobuje falešný start, což znamená proudové přetížení na vláknech žhavení.

Takto vypadá jedna z konstrukčních variant startéru předřadného elektromagnetického modulu zářivek. Existuje mnoho dalších konstrukcí, kde jsou rozdíly ve velikostech a materiálech pouzder.

Kromě nespolehlivosti startéru trpí zářivky také stroboskopickým jevem. Projevuje se blikáním s určitou frekvencí, blízkou 50 Hz.

Konečně, předřadný přístroj způsobuje značné energetické ztráty, čímž celkově snižuje účinnost zářivek.

Zdokonalení konstrukce na EPRA

Od 90. let 20. století se obvody zářivek stále častěji doplňovaly o vylepšenou konstrukci předřadného modulu.

Základ modernizovaného modulu tvořily polovodičové elektronické prvky. Tím se zmenšily rozměry zařízení a kvalita práce je na vyšší úrovni.

Výsledkem modifikace elektromagnetických regulátorů jsou elektronická polovodičová zařízení pro start a regulaci svitu zářivek. Z technického hlediska se vyznačují vyššími provozními parametry.

Zavedení polovodičových elektronických předřadníků vedlo k téměř úplnému odstranění nedostatků, které byly přítomny v obvodech starších přístrojů.

Elektronické moduly vykazují kvalitní stabilní provoz a zvyšují životnost zářivkových svítidel.

Vyšší účinnost, plynulé nastavení jasu, zvýšený účiník – to vše jsou výhodné ukazatele nových modulů elektronických předřadníků.

Z čeho se zařízení skládá?

Hlavními součástmi obvodu elektronického modulu jsou:

• usměrňovací zařízení;
• filtr elektromagnetického záření;
• korektor účiníku;
• filtrační vyhlazovací napětí;
• invertorový obvod;
• tlumivkový prvek.

Schématické uspořádání zahrnuje jednu ze dvou variant – mostové nebo poloviční mostové. Konstrukce, kde je použito mostové zapojení, obvykle podporují provoz s lampami o vysokém výkonu.

Přibližně na taková světelná zařízení (s výkonem od 100 wattů) jsou určeny předřadné moduly provedené v mostovém zapojení. To kromě podpory výkonu pozitivně ovlivňuje charakteristiky napájecího napětí.

Mezitím se v zářivkových svítidlech převážně používají moduly postavené na bázi polovičního mostového zapojení.

Taková zařízení se na trhu vyskytují častěji ve srovnání s mostovými, protože pro běžné použití postačují svítidla s výkonem do 50 W.

Zvláštnosti provozu přístroje

Fungování elektroniky lze zhruba rozdělit do tří pracovních fází. Nejprve se aktivuje funkce předehřevu vláken, což je důležité pro životnost plynových světelných zařízení.

Tato funkce je obzvláště nezbytná v prostředí s nízkou teplotou.

Pohled na pracovní elektronickou desku jednoho z modelů předřadného modulu na polovodičových prvcích. Tato malá lehká deska zcela nahrazuje funkčnost masivní tlumivky a přidává řadu vylepšených vlastností.

Poté je obvodem modulu spuštěna funkce generování impulzu vysokonapěťové impedance – úroveň napětí asi 1,5 kV.

Přítomnost napětí takové velikosti mezi elektrodami nevyhnutelně doprovází průraz plynného prostředí baňky zářivky – zapálení lampy.

Nakonec se připojí třetí fáze činnosti obvodu modulu, jejíž hlavní funkcí je vytvoření stabilizovaného napětí pro hoření plynu uvnitř baňky.

Úroveň napětí je v tomto případě relativně nízká, čímž je zajištěna nízká spotřeba energie.

Principiální schéma předřadníku

Jak již bylo zmíněno, často používanou konstrukcí je modul elektronického předřadníku sestavený podle dvoutaktního polovičního můstkového zapojení.

Schéma zapojení polovičního můstkového zařízení pro start a nastavení parametrů zářivek. To však není zdaleka jediné schématické řešení, které se používá pro výrobu elektronických předřadníků.

Takový obvod pracuje v následujícím pořadí:

1. Síťové napětí 220 V přichází na diodový můstek a filtr.
2. Na výstupu filtru vzniká stejnosměrné napětí 300–310 V.
3. Invertorovým modulem se zvyšuje frekvence napětí.
4. Z invertoru napětí přechází na symetrický transformátor.
5. Na transformátoru se pomocí řídicích spínačů vytváří potřebný pracovní potenciál pro zářivku.

Řídicí spínače umístěné v obvodu dvou sekcí primárního a na sekundárním vinutí regulují požadovaný výkon.

Proto se na sekundárním vinutí vytváří vlastní potenciál pro každou fázi činnosti lampy. Například při zahřívání vláken jeden, v režimu běžného provozu druhý.

Podívejme se na schéma zapojení polovičního můstkového elektronického předřadníku pro lampy do výkonu 30 W. Zde je síťové napětí usměrňováno sestavou čtyř diod.

Usměrněné napětí z diodového můstku přichází na kondenzátor, kde je vyhlazeno v amplitudě a odfiltrováno od harmonických.

Na kvalitu práce obvodu má vliv správný výběr elektronických prvků. Normální provoz je charakterizován parametrem proudu na kladném vývodu kondenzátoru C1. Délka zapalovacího impulsu svítidla je určena kondenzátorem C4.

Dále pomocí invertující části obvodu, sestavené na dvou klíčových tranzistorech (poloviční můstek), je napětí přicházející ze sítě s frekvencí 50 Hz převedeno na potenciál s vyšší frekvencí – od 20 kHz.

To je již přivedeno na svorky zářivky pro zajištění pracovního režimu.

Přibližně stejným principem funguje můstkový obvod. Rozdíl spočívá pouze v tom, že se v něm nepoužívají dva invertory, ale čtyři klíčové tranzistory. V důsledku toho se obvod poněkud komplikuje a přidávají se další prvky.

Uzel obvodu invertoru sestavený podle můstkového schématu. Zde se na činnosti uzlu podílejí ne dva, ale čtyři klíčové tranzistory. Přitom se často dává přednost polovodičovým prvkům s unipolární strukturou. Na schématu: VT1…VT4 – tranzistory; Tp – proudový transformátor; Up, Un – měniče

Mezitím právě můstková varianta sestavení umožňuje připojení velkého počtu zářivek (více než dvou) na jednom předřadníku. Zpravidla jsou zařízení sestavená podle můstkového schématu navržena pro výkon zátěže od 100 W výše.

Možnosti zapojení zářivek

V závislosti na obvodových řešeních použitých v konstrukci předřadníků mohou být možnosti připojení velmi různé.

Pokud jeden model zařízení podporuje například připojení jednoho svítidla, jiný model může podporovat současný provoz čtyř zářivek.

Nejjednodušší varianta napájení svítidla přes elektromagnetický předřadný prvek: 1 – vlákno žhavení; 2 – starter; 3 – skleněná baňka; 4 – tlumivka; L – fázové napájecí vedení; N – nulové vedení

Nejjednodušším připojením se jeví varianta s elektromagnetickým zařízením, kde hlavními prvky obvodu jsou pouze tlumivka a starter.

Zde je od síťového rozhraní fázové vedení připojeno k jednomu ze dvou svorek tlumivky a nulový vodič je přiveden na jednu svorku zářivky.

Fáze vyhlazená na tlumivce je odváděna z její druhé svorky a připojena na druhou (protilehlou) svorku.

Zbývající dvě volné svorky zářivky se připojí k patici starteru. To je vlastně celé schéma, které se až do nástupu elektronických polovodičových modelů EPRA používalo všude.

Možnost zapojení dvou zářivek přes jednu tlumivku: 1 – filtrační kondenzátor; 2 – tlumivka, výkonem odpovídající výkonu dvou světelných zařízení; 3, 4 – lampy; 5, 6 – startéry; L – fázový napájecí vodič; N – nulový vodič

Na základě stejného schématu se realizuje řešení s připojením dvou zářivek, jedné tlumivky a dvou startérů. V tomto případě je však nutné vybírat tlumivku podle výkonu, a to na základě celkového výkonu plynových svítidel.

Variantu s tlumivkou lze upravit za účelem odstranění vady stroboskopického efektu. Ten se poměrně často vyskytuje právě u svítidel s elektromagnetickým předřadníkem.

Úprava je doplněna o diodový můstek, který se zapojuje za tlumivku.

Připojení k elektronickým modulům

Možnosti připojení zářivek k elektronickým modulům se poněkud liší. Každý elektronický předřadník má vstupní svorky pro přivedení síťového napětí a výstupní svorky pro zátěž.

V závislosti na konfiguraci předřadníku se připojuje jedna nebo několik lamp. Zpravidla je na tělese zařízení jakéhokoli výkonu, určeného pro připojení odpovídajícího počtu svítidel, uvedeno základní schéma zapojení.

Postup připojení zářivek k polovodičovému startovacímu a regulačnímu zařízení: 1 – rozhraní pro síť a uzemnění; 2 – rozhraní pro svítidla; 3,4 – svítidla; L – fázový napájecí vodič; N – nulový vodič; 1…6 – kontakty rozhraní

Na výše uvedeném schématu je například zajištěno napájení maximálně dvou zářivek, protože schéma používá model dvoulampového předřadníku.

Dvě rozhraní přístroje jsou navržena takto: jedno pro připojení síťového napětí a uzemňovacího vodiče, druhé pro připojení lamp. Tato varianta je rovněž z řady jednoduchých řešení.

Podobný přístroj, avšak určený pro práci se čtyřmi lampami, se liší přítomností zvýšeného počtu svorek na rozhraní pro připojení zátěže. Síťové rozhraní a vedení pro připojení uzemnění zůstávají beze změny.

Rozvod připojení podle čtyřlampové varianty. Jako startovací a regulační zařízení je rovněž použit elektronický polovodičový předřadník. Na schématu 1…10 – kontakty rozhraní startovacího a regulačního zařízení

Avšak vedle jednoduchých zařízení – jedlampových, dvoulampových, čtyřlampových – se vyskytují předřadné konstrukce, jejichž schéma počítá s využitím funkce regulace svitu zářivek pomocí.

Jedná se o tzv. řízené modely regulátorů. Doporučujeme se blíže seznámit s principem činnosti regulátoru výkonu osvětlovacích zařízení.

Čím se podobné přístroje liší od již popsaných zařízení? Tím, že kromě síťového a zátěžového jsou vybaveny ještě rozhraním pro připojení řídicího napětí, jehož úroveň obvykle činí 1-10 voltů stejnosměrného proudu.

Čtyřlampová konfigurace s možností plynulého nastavení jasu svitu: 1 – přepínač režimu; 2 – kontakty přívodu řídicího napětí; 3 – zemnící kontakt; 4, 5, 6, 7 – zářivky; L – fázový napájecí vodič; N – nulový vodič; 1…20 – kontakty rozhraní zařízení pro spouštění a regulaci

Tedy rozmanitost konfigurace elektronických startovacích a regulačních modulů umožňuje uspořádat systémy osvětlovacích zařízení různých úrovní. Tím je myšlena nejen úroveň výkonu a pokrytí ploch, ale také úroveň řízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Videomateriál vytvořený na základě praxe elektromontéra vypráví a ukazuje – který z obou přístrojů by měl být konečným uživatelem uznán za kvalitnější a praktičtější.

Tento snímek ještě jednou potvrzuje, že jednoduchá řešení vypadají spolehlivě a trvanlivě:

Mezitím se elektronické předřadníky neustále zdokonalují. Na trhu se pravidelně objevují nové modely těchto přístrojů. Elektronické konstrukce také nejsou bez nedostatků, ale ve srovnání s elektromagnetickými variantami jednoznačně vykazují lepší technické a provozní vlastnosti.

Rozumíte problematice principu činnosti a schémat zapojení elektronických předřadníků a chcete doplnit výše uvedený materiál vlastními postřehy? Nebo se chcete podělit o užitečná doporučení ohledně nuancí opravy, výměny nebo výběru startovacího a regulačního přístroje? Napište prosím své komentáře k tomuto příspěvku do bloku níže.