18.09.2024
Разное

Эпра для люминесцентных ламп характеристики: Как выбрать балласт для люминесцентных ламп: устройство, как работает, виды

alexxlabАвтор: alexxlab

Содержание

Как выбрать балласт для люминесцентных ламп: устройство, как работает, виды

Когда балласт для люминесцентных ламп (ЛЛ) выходит из строя, осветительный прибор прекращает корректное функционирование. Вернуть его в обычный режим может только быстрая замена испортившегося элемента на исправный.

Купить деталь можно в специализированном магазине, главное – выбрать модуль правильной модификации. Решению этого вопроса и посвящена наша статья.

Мы расскажем вам, что такое балласт, какие задачи он выполняет в работе люминесцентной лампы. Приведем подробную классификацию, а также опишем специфику функционирования и применения разных модулей. Мы поможем вам подобрать подходящий балласт с учетом параметров лампы и компании изготовителя регулирующего устройства.

Содержание статьи:

Особенности подключения ЛЛ к сети

Люминесцентная лампа – практичный и экономный модуль, предназначенный для организации осветительных систем в бытовых, промышленных и технических помещениях.

Единственная сложность состоит в том, что напрямую подключить прибор к централизованным электроподающим коммуникациям не представляется возможным.

Электромагнитный балласт потребляет около 25% мощности осветительного прибора, таким образом на четверть снижая его эффективность и уровень КПД

Это обусловлено тем, что создание стойкого активирующего разряда в и последующее ограничение возрастающего тока требуют организации некоторых специфических физических условий. Именно эти проблемы решает установка балластного прибора.

Что такое балласт

Балласт представляет собой устройство, регулирующее пусковые функции и подключающее к электрическим коммуникациям люминесцентные осветительные приборы.

Используется для поддержания корректного режима функционирования и эффективного ограничения рабочего тока.

Приобретает повышенную актуальность, когда в сети наблюдается недостаточная электрическая нагрузка и отсутствует необходимое ограничение при потреблении тока.

Общий принцип работы элемента

Внутри ламп дневного света находится электропроводная газовая среда, обладающая отрицательным сопротивлением. Это проявляется в том, что при повышении тока между электродами существенно снижается напряжение.

Компенсирует этот момент и обеспечивает корректную работу осветительного прибора, подключающийся в систему управления балластник.

Когда большая по величине сила тока поступает на любой люминесцентный прибор, он может выйти из строя. Чтобы этого не случилось, в конструкцию лампы включается балласт, исполняющий функции преобразователя

Он же на краткий период повышает общее напряжение и помогает люминесцентам зажечься, когда в центральной сети для этого не хватает ресурса. Дополнительные функции модуля варьируются в зависимости от его конструкционных особенностей и типа исполнения.

Разновидности и характеристики балластов

Сегодня максимально широко распространены электромагнитные и электронные балластные устройства. Они надежно работают и обеспечивают долгое правильное функционирование и комфортность эксплуатации люминесцентных ламп всех типов. Имеют одинаковый общий принцип действия, но несколько отличаются по отдельным возможностям.

Особенности электромагнитных изделий

Балласты электромагнитного типа используются для ламп, подключающихся к центральной электросети с применением стартера.

Подача напряжения в таком варианте сопровождается разрядом, последующим интенсивным разогревом и замыканием биметаллических электродных элементов.

Электромагнитный балласт от электронного отличается даже по внешнему виду. Первый имеет более массивную, высокую конструкцию, а второй представляет собой удлиненную тонкую плату, на которой располагаются все рабочие элементы

В момент, когда происходит замыкание стартерных электродов, рабочий ток резко увеличивается. Это объясняется ограничением максимального сопротивления дроссельной катушки.

После полного остывания стартера происходит размыкание биметаллических электродов.

Если в конструкции электромагнитного балласта выходит из строя стартер, в работе люминесцента появляется фальстарт. При этом, в момент включения и непосредственно до полноценного розжига лампа 3-4 раза мигает и только потом начинает гореть. Это приводит к потреблению лишней энергии и существенно снижает общий рабочий ресурс источника света

Когда цепь люминесцента размыкается стартером, в индукционной катушке немедленно образуется активный импульс высокого напряжения и происходит розжиг осветительного прибора.

К достоинствам устройства относятся:

  • высокий уровень надежности, доказанный временем;
  • эксплуатационная комфортность электромагнитного модуля;
  • простота сборки;
  • доступная цена, делающая изделие привлекательным для производителей источников света и потребителей.

Кроме позитивных моментов, пользователи отмечают обширный перечень минусов, которые портят общее впечатление о приборе.

Среди них отмечаются такие позиции, как:

  • наличие эффекта стробирования, при котором лампа мерцает с частотой 50 Гц и вызывает повышение уровня утомляемости у человека — это значительно снижает работоспособность, особенно когда осветительный прибор располагается в рабочем или учебном помещениях;
  • более длительное время, требующееся для запуска осветительного прибора – от 2-3 секунд вначале и до 5-8 к середине-концу эксплуатационного срока;
  • слышимый специфический гул ;
  • повышенное потребление электроэнергии, влекущее за собой неизбежное увеличение счетов за коммунальные платежи;
  • низкая надежность ;
  • громоздкость конструкции и ее существенный вес.

При покупке все эти условия обязательно нужно учитывать, чтобы понимать, во что в будущем обойдется эксплуатация бытовой осветительной системы, оснащенной люминесцентами.

Электронные балластные модули

Балласт электронного типа используется для тех же самых целей, что и электромагнитный модуль. Однако, конструкционно и по принципу исполнения своих обязанностей эти приборы существенно отличаются друг от друга.

Дешевый электронный балласт, имеет простую автогенераторную схему с трансформатором и базовым выходным каскадом, функционирующим на биполярных транзисторах. Большой минус этих приборов – отсутствие защиты от аномальных рабочих режимов

Широкая популярность к изделиям пришла в начале 90-х. В это время их начали использовать в комплексе с разнообразными источниками света.

Изначально высокую по сравнению с электромагнитными изделиями стоимость производители компенсировали хорошей экономичностью приборов и прочими полезными характеристиками, свойствами.

Использование электронных балластов позволяло уменьшить общее потребление электрической энергии на 20-30%, сохранив при этом в полном объеме насыщенность, мощность и силу светопотока.

Этого эффекта удалось достичь путем увеличения базовой светоотдачи самой лампы на повышенной частоте и существенно более высоким КПД электронных модулей по сравнению с электромагнитными.

Самые уязвимые элементы электронного балластника это предохранитель (1), конденсатор (2) и транзисторы (3). Именно они обычно выходят из строя по различным объективным причинам и приводят лампу в нерабочее состояние

Мягкий запуск и щадящий рабочий режим дали возможность почти наполовину продлить люминисцентам жизнь, понизив таким способом общие эксплуатационные расходы на осветительную систему. Лампы требовалось менять значительно реже, а нужда в стартерах пропала вообще.

Кроме того, с помощью электронных балластов удалось избавиться от рабочих фоновых шумов и выраженного раздражающего мерцания, параллельно добившись стабильного и равномерного освещения помещений даже при колебаниях напряжения в сети в пределах 200-250 В.

Чтобы люминесцентная лампа не гудела и не мерцала, необходимо питать ее только высокочастотным током от 20 кГц и более. Для реализации этой задачи в схему включения должны входить выпрямитель, ВЧ генератор высокого напряжения и балласт, играющий роль импульсного источника питания

Дополнительно появилась возможность управлять яркостью лампы, подстраивая светопоток под индивидуальные желания и потребности пользователя.

Среди основных плюсов изделий выделились следующие критерии:

  • малый вес и компактность конструкции;
  • практически мгновенное, очень плавное включение, не оказывающее излишней нагрузки на люминесцентную лампу;
  • полное отсутствие видимого глазу моргания и различаемого шумового эффекта;
  • высокий коэффициент рабочей мощности, составляющий 0,95;
  • прямая экономия электрического тока в размере 22% — электронный модуль практически не греется по сравнению с электромагнитным и не расходует лишнего ресурса;
  • дополнительная защита, вмонтированная в блок, для обеспечения высокого уровня пожаробезопасности, и понижения потенциальных рисков, возникающих в процессе эксплуатации;
  • существенно увеличившаяся продолжительность службы люминесцентов;
  • светопоток с хорошей плотностью цвета, без перепадов даже при длительном горении не провоцирует утомляемость глаз людей, находящихся в комнате;
  • высокая эффективность функционирования осветительного прибора при отрицательных температурных показателях;
  • способность балласта автоматически подстроиться под параметры лампы, таким образом создавая оптимальный режим работы для себя и осветительного прибора.

Некоторые производители комплектуют свои электронные балласты специальным предохранителем. Он защищает устройства от перепадов напряжения, колебаний в центральной сети и ошибочной активации светильника без лампы.

Сегодня органы, занимающиеся охраной труда, рекомендуют с целью улучшения условий работы и повышения производительности, оснащать люминесцентные лампы, установленные в офисных помещениях, именно электронными, а не электромагнитными пусковыми устройствами

Из минусов электронных изделий обычно упоминают только стоимость, значительно более высокую по сравнению с электромагнитными модулями. Однако, это может иметь значение лишь в момент покупки.

В будущем, в процессе интенсивной эксплуатации, электронный балласт полностью отработает свою цену и даже начнет приносить выгоду, серьезно экономя электрический ресурс и снимая часть нагрузки с источника света.

Балласты для компактных ламп

Люминесцентные представляют собой приборы, аналогичные традиционным лампам накаливания с резьбовым цоколем E14 и E27.

Могут размещаться в современных и раритетных люстрах, бра, торшерах и прочих осветительных приборах.

Из-за конструкционных особенностей компактных люминесцентов к электронной «начинке» предъявляются повышенные требования. Бренды всегда учитывают их при производстве, а неизвестные изготовители, с целью удешевления, меняют многие элементы на более простые. Это существенно снижает эффективность и срок службы модуля

Комплектуются приборы такого класса, как правило, прогрессивным электронным балластом, который встраивается непосредственно во внутреннюю конструкцию и обычно располагается на плате лампового изделия.

На что смотреть при выборе

Выбирая балласт для люминесцентной лампы, первоочередно необходимо обращать внимание на такой параметр, как мощность модуля.

Она должна полностью совпадать с мощностью осветительного прибора, иначе лампа просто не сможет полноценно функционировать и выдавать светопоток в требуемом режиме.

Включать балласт в сеть без нагрузки категорически запрещено. Устройство может сразу же перегореть и придется его ремонтировать либо покупать новое

Далее нужно определить, какой именно балласт требуется приобрести. По цене более выгодны электромагнитные элементы. Их стоимость невелика и с установкой обычно не бывает сложностей.

Правда, такие приборы считаются устаревшим, имеют громоздкие габариты и потребляют дополнительный энергоресурс. Это заметно снижает их привлекательность, даже несмотря на доступную изначальную цену.

Чтобы проверить исправность электронного балласта, пригодится специальный измерительный прибор – карманный осциллограф

Электронные устройства стоят значительно дороже. Особенно этот пункт касается изделий, выпущенных крутыми брендовыми производителями. Но их цена с лихвой компенсируется энергоэкономичностью, практичностью, безупречной сборкой и высоким уровнем общего качества приборов.

Подбор балласта по производителю

Завод-производитель – это еще один значимый критерий при покупке. Не стоит ориентироваться исключительно на цену и приобретать самую дешевую модель из всех, что предлагаются в магазине.

Особенности брендовых балластов

Безымянное изделие китайского изготовления может очень быстро выйти из строя и повлечь за собой последующие проблемы с работой самой лампочки и даже светильника.

Брендовые производители комплектуют балласты качественными, устойчивыми к износу деталями, которые обеспечивают корректную работу модуля в течение всего эксплуатационного периода

Лучше отдать предпочтение торговым маркам с надежной репутацией, отлично зарекомендовавшим себя длительной работой на рынке осветительного оборудования и сопутствующих элементов.

Такие устройства надежно отработают весь положенный срок, обеспечив полноценное функционирование люминесцента в любом осветительном приборе.

Балластные изделия, выпущенные на предприятиях популярных торговых марок, специализирующихся на изготовлении электрооборудования и сопутствующих элементов, имеют крепкий и прочный внешний корпус из термостойкого, несклонного к деформации пластикового состава.

Стоящая на изделиях маркировка  IP2 показывает, что прибор имеет хороший уровень общей защищенности и предохраняется от попадания внутрь коробки посторонних деталей размером более 12,5 мм.

Эксплуатация устройства комфортна и абсолютно безопасна. Конструкция полностью исключает возможность контакта пользователя с токопроводящими элементами.

Балластные модули с маркировкой IP2 надежны, практичны и удобны в бытовом применении, однако, уязвимы к проникновению внутрь пыли. Из-за этого небольшого минуса ставить их в лампы, освещающие запыленные рабочие помещения, нецелесообразно

Нормальный температурный диапазон для эффективной и продолжительной работы устройства довольно широк.

Брендовые балласты качественно справляются с поставленными задачами при морозах, доходящих до -20°C и отлично чувствуют себя в жаркие дни, когда воздух раскаляется до +40°C.

Лучшие производители электромагнитных аппаратов

Большой популярностью у клиентов пользуются электромагнитные балластные устройства, изготовленные под брендом E.Next.

Это обусловлено тем, что компания предлагает по-настоящему качественные, надежные и прогрессивные модули, выполненные на самом высоком уровне в четком соответствии с требованиями, предъявляемыми к оборудованию такого класса.

Помимо гарантий и обслуживания, фирма E.Next предлагает клиентам пользовательскую техподдержку через call-центры. Позвонив туда, потребитель может задать оператору вопрос любой сложности и в течение нескольких минут получить профессиональный, понятный ответ

На все товары компания дает фирменную гарантию и предлагает покупателям высококачественный сервис на всех этапах сотрудничества.

Не меньшим спросом пользуются электромагнитные балласты, созданные известным и уважаемым европейским производителем электротехнического оборудования и сопутствующих элементов – компанией Philips.

Товары этого бренда считаются одними из самых качественных, надежных и эффективных.

Электромагнитные модули от Филипс представлены на рынке в самом широком ассортименте. Подобрать нужный вариант для лампы любой конфигурации не составит никакого труда

Балласты Филипс помогают экономить энергоресурс и нейтрализуют нагрузку, возникающую в процессе эксплуатации люминесцентных ламп.

Актуальные электронные модули

Изделия электронного типа относятся к современному виду оборудования и, помимо традиционных, имеют еще и дополнительные функции. В этом сегменте лидерские позиции занимают товары от немецкой компании Osram.

Их стоимость несколько выше, чем у китайских или отечественных аналогов, но значительно ниже по сравнению с таким конкурентами, как Philips и Vossloh-Schwabe.

У электронных балластов Osram есть целый ряд преимуществ. Они имеют аккуратную форму и скромные габариты, могут работать в температурном режиме -15…+50 °C и надежно служат в течение 100 000 часов

Среди бюджетных брендовых модулей ярко выделяются на фоне конкурентов электронные балласты Horos.

Несмотря на лояльную стоимость, эти предметы демонстрируют высокую рабочую эффективность и хороший уровень КПД, устраняют задержку при розжиге, снижают до минимума потребление энергии и повышают светоотдачу самой лампы.

С помощью этих средств можно устранить раздражающее мерцание в люминесцентных лампах и сделать осветительные приборы максимально удобными и эксплуатационно-комфортными.

Не отстает от маститых старожилов рынка и молодая, перспективно развивающаяся фирма Feron. Она предлагает пользователям продукцию европейского уровня по очень небольшой, разумной цене.

Балласты Feron сделаны аккуратно. Все детали имеют сертификаты соответствия. Внешний корпус, изготовленный из пластика, представляет собой удлиненный плоский прямоугольник. Изделие мало весит и легко монтируется в люминесцентные источники света любой конфигурации

Устройства балластного типа от Ферон предохраняют лампы от неожиданных электромеханических помех и перепадов напряжения, устраняют раздражающее глаза мерцание и помогают сэкономить более 30% электрической энергии.

Управляемый балластом от Feron люминесцент включается/выключается мгновенно. Фоновой звуковой эффект в процессе работы не наблюдается. Освещение получается мягким, равномерным и создает вокруг приятную, спокойную атмосферу.

Выводы и полезное видео по теме

Как работает электронный прибор в люминесцентной лампе. Подробное описание устройства и принципа работы изделия:

Чем отличаются друг от друга электромагнитный и электронный балласты. Особенности каждого из модулей и специфические нюансы их использования в бытовых осветительных приборах:

Особенности работы светильников, оснащенных балластами разных типов. Какие элементы более эффективны и почему. Практические рекомендации и полезные советы из личного опыта мастера:

Чтобы правильно подобрать балласт для бытовых ламп люминесцентного типа, нужно знать, как устроен этот элемент и какую функцию выполняет. Имея такую информацию, а также разбираясь в разновидностях прибора, приобрести нужную модификацию удастся без всяких сложностей.

Стоимость модуля зависит от завода-изготовителя, но даже брендовые изделия имеют вполне лояльную цену и ущерба бюджету среднестатистического потребителя не наносят.

Есть опыт выбора и замены балласта в люминесцентной лампе? Пожалуйста, расскажите читателям, какому модулю вы отдали предпочтение, и довольны ли покупкой. Комментируйте публикацию и участвуйте в обсуждениях. Блок обратной связи расположен ниже.

Пускорегулирующая аппаратура для люминесцентных ламп – виды, плюсы и минусы


Автор Aluarius На чтение 4 мин. Просмотров 217 Опубликовано

Трубчатые люминесцентные лампы уже много лет исправно служат в различных по назначению помещениях. Их устанавливают на потолок или на стены, где они прекрасно сочетаются с интерьером, плюс отлично освещают пространство. Если говорить о видах люминесцентных ламп, об их мощности, то разнообразие этих источников света огромное количество. И это одна из причин, почему эти лампы популярны среди потребителей. Правда, необходимо отметить, что у этих светильников был достаточно серьезный ряд недостатков, с которыми потребители бороться никак не могли. Все дело в том, что люминесцентные лампы подключать вот так напрямую, как остальные виды светильников, нельзя. Для них необходимы специальные условия, по которым производится подача напряжения, плюс ко всему приходится контролировать силу тока. Этим и занимается пускорегулирующая аппаратура для люминесцентных ламп, а короче ПРА.

Старые ПРА – это комплект из нескольких элементов:

  • стартеры для люминесцентных ламп, используемые для пуска самого источника света и представляющие собой биметаллический контакт;
  • дроссель для люминесцентных ламп, с помощью которого сглаживается пульсация тока;
  • конденсатор, выполняющий функции стабилизатора напряжения.

Так вот весь этот комплект при работе лампы имел склонность нагреваться (и достаточно сильно), производя при этом неприятные для уха шумы. Срок эксплуатации у приборов был низким, что часто приводило к порче всего светильника в целом, не говоря уже о них самих.

Как устранить недостатки

Все эти отрицательные стороны прибора удалось преодолеть, когда на свет появилась электронная модификация пускорегулирующей аппаратуры, а короче ЭПРА. Если посмотреть на этот блок с чисто конструктивной стороны, то это блок, размещенный     на одной плате.

  • Во-первых, этот электронный блок ЭПРА имеет небольшие размеры, поэтому в самом люминесцентном светильнике практически не занимает много места.
  • Во-вторых, его легко можно установить своими руками, не вызывая электрика. Этот на тот случай, если блок по каким-то причинам не работает, и его необходимо заменить. Хотя случается это достаточно редко, электронный пускорегулирующий аппарат – очень надежное устройство. К тому же схема подключения самого блока к лампе проста и не требует каких-то специальных знаний.

Многие обыватели задают вопросы, касающиеся замены старого ПРА новым ЭПРА. То есть, можно ли провести такую замену? Никаких проблем, надо просто демонтировать стартер, дроссель и конденсатор и установить электронный пускатель, закрепив его внутри светильника. Схемы подключения к ЭПРА прилагаются, как было сказано выше, они просты, так что любой человек, который хотя бы раз вкручивал лампочку в патрон, в них разберется.

  • Светильник с люминесцентной лампой внутри, в который установлен электронный ПРА, включается плавно и, самое главное, быстро.
  • Светильник не шумит и не пульсирует (не моргает).
  • ЭПРА практически не нагревается, а, значит, часть электроэнергии не уходит на его нагрев, что ведет к экономии электричества. Этот показатель составляет 22%.
  • В электронном блоке предусмотрено несколько разновидностей защиты для самой люминесцентной лампы. А это гарантия увеличения ее срока эксплуатации, плюс увеличения такого критерия, как пожарная безопасность.
  • И бесспорное преимущество светильников данного типа, куда установлены электронные пускорегулирующие аппаратуры для люминесцентных ламп, это увеличение работоспособности человека. При старых лампах глаза быстро уставали от их постоянного мерцания, шум постепенно действовал на нервы, не давал сосредоточиться.
  • Световой коэффициент полезного действия не ниже 0,95, превосходный показатель. При этом потребляемая мощность снижена по сравнению с обычными люминесцентными лампами при том же световом потоке. Специалисты подсчитали, что эта экономия покроет стоимость электронного блока через восемнадцать месяцев.

Именно эти преимущества стали причиной того, что в санитарных нормах появились требования, которые гласят – во всех офисных помещениях устанавливать (если устанавливаются именно они) только люминесцентные лампы, в состав которых входит электронный пускорегулирующий аппарат.

ЭПРА для люминесцентных светильников: что это?

Этот прибор является очень необходимым, поскольку люминесцентная лампа не сможет работать от обычной сети непосредственно. Для этого требуется специальный переходник. Он выполняет очень важную функцию, которая заключается в стабилизации напряжения. Также с его помощью происходит сглаживание пульсации тока. Это устройство состоит из нескольких элементов, которые и выполняют данную работу по стабилизации и сглаживанию.

В данном виде ПРА является устаревшим, поэтому используется все реже. Это связано с тем, что оборудование является несовершенным, нередки случаи выхода его из строя, что становилось причиной серьезных последствий. Причина в том, что появилось более совершенное устройство электронного типа – ЭПРА. Что это такое, принцип работы, какие могут быть проблемы и как выполнить ремонт самостоятельно, мы и поговорим в статье.

Конструкция ЭПРА.

Конструкция и принцип работы ЭПРА

По своей сути данное устройство представляет собой электронное плато компактных размеров. Небольшие габариты также являются его одним из основных преимуществ. Производится он с использованием электронных элементов, которые не сложно приобрести или взять из рабочего оборудования. Благодаря своим небольшим размерам, он предоставляет возможность устанавливать непосредственно в светильник. Необходимость в дросселе, стартере, а также конденсаторе больше нет. Эти элементы занимают намного больше места. Схема подключения не отличается сложностью.

Схема подключения ЭПРА.

Преимущества

Есть серьезные преимущества в использовании данного устройства:

  • включение люминесцентной лампы происходит быстро, но плавно;
  • отсутствует шум и нет моргания;
  • коэффициент мощности – 0,95;
  • по сравнению с устаревшим, практически не нагревается, поэтому происходит существенная экономия электричества, больше 20%;
  • благодаря наличию сразу нескольких элементов для безопасности, это существенно снижает вероятность возгорания, увеличивается удобство при использовании во много раз;
  • лампа светит плавно, отсутствует мерцание.

Для чего нужен балласт

Оборудование, предназначенное для питания ламп, получило название пускорегулирующим аппаратом, а в народе называется балласт. В процессе технического прогресса появились несколько видов балласта.

Для изготовления первого потребуется стартер и дроссель. Преимущества его в простоте, но есть и много недостатков. Имеет невысокий коэффициент полезного действия, наблюдается пульсация светового потока, помехи в электрической сети, когда он включен, маленький коэффициент мощности, есть шумы и стробоскопический эффект.

Электронные балласты являются более современным. Высокочастотный преобразователь устанавливается на плату. У него отсутствуют все недостатки, которые перечислены ранее, что позволяет получить больший световой поток, увеличивается срок службы.

Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп

Оборудование имеет небольшое количество элементов. Какие они выполняют функции, а также что представляют собой, мы поговорим ниже.

Схемы включения люминесцентных ламп с электромагнитными ПРА.

Переменное напряжение принимает на себя диодный мост. Здесь оно выпрямляется и происходит его сглаживание с помощью фильтрующего конденсатора. Как правило, к мосту крепятся предохранитель и фильтрующее устройство для устранения электромагнитных помех. В некоторых ЭПРА зарубежного производства фильтры отсутствуют, а ёмкость сглаживающего элемента меньше, чем требуется, что становится причиной появления проблем в работе осветительного оборудования.

Затем напряжение попадает на автоматический генератор. Даже по самому названию можно понять, для какой цели он здесь установлен. В данном случае происходит этот процесс на одном или нескольких транзисторах, их количество зависит от мощности. К трансформатору, который имеет три намотки, подключаются транзисторы. Они бывают нескольких типов, выбор зависит от того, какая мощность у осветительного оборудования.

Несмотря на то, что имеет название транзистор, его вид необычный. На это устройство, которое является ферритовым кольцом, наматываются три обмотки, каждая из нескольких витков. Две имеют роль управляющих, а одна рабочая. Функции по созданию импульсов чтобы включать и выключать лампу выполняют управляющие.

Поскольку они наматываются в противофазе, значит, импульсы управления являются противоположными по отношению один к другому. Поэтому они должны открываться по очереди. Соединять рабочую обмотку необходимо с двух сторон – с дросселем и конденсатором, а также транзисторами. Так осуществляется питание лампы.

Чтобы запустить генератор, предусмотрен динистор. С его помощью схема включается после достижения в нем определенного напряжения. Как правило, это напряжение примерно 30 В.

Важно знать! Эпра для светодиодных светильников не используется. Они в нем не нуждаются. LED светильникам необходим стабилизатор тока (драйвер).

Устройство светодиодной лампы со встроенным драйвером.

Ремонт ЭПРА

Если отсутствует свечение, появилось мерцание – это признаки наличия проблем, устранить которые можно самостоятельно. Для начала нужно найти поломку. Она может быть в осветительном элементе или балласте. Для проверки нужно удалить линейную лампочку, а электроды замкнуть, затем подсоединить обычную лампочку. Если она горит, в пускорегулирующем аппарате проблем нет, значит, поломка в балласте. Для определения проблемы требуется «прозвонить» каждый элемент, начинаем с предохранителя. Если элемент сломался – меняем его. На нем можно узнать параметры.

Чтобы отремонтировать, необходимо уметь пользоваться паяльником. Проверять нужно конденсатор, диоды, расположенные возле него. Конденсатор не должен иметь напряжение ниже определенного значения. Если все элементы исправны, нет повреждений – проверяем обмотку дросселя. При ремонте нужно разобрать корпус, проверить нити накала и искать проблему на плате ПРА.

Как изготовить светильник своими руками

Прежде чем приступить к изготовлению, изучите свойства светодиодов. Они имеют свойства ослеплять, поэтому используйте матовое стекло. Место, куда будете устанавливать контроллер и блок спланируйте заблаговременно, они нужны для поддержания характеристик.

Лента основывается на двустороннем скотче, поэтому её можно надежно закрепить. Одно из главных требований — работать в процессе сборки нужно осторожно, поскольку некоторые элементы являются хрупкими, поэтому могут повредиться.

Нам понадобятся простые элементы. Если же каких-либо не сможете купить — можно снять со старой лампы. прежде чем устанавливать — убедитесь, что они находятся в рабочем состоянии и не несут угрозы. Приготовьте ленту необходимой длины, выберите блок питания и контроллер. Чтобы собрать, потребуются многопроволочные провода. Их сечение составляет 1 мм2. Потребуется ручной инструмент, а также клеевый инструмент.

Процесс изготовления очень простой и имеет несколько этапов. Но требуется их соблюдать полностью. В противном случае оборудование, сделанное своими руками может не работать, а в худшем даже нанести вред. Навесное оборудование демонтируется, устанавливается светодиодная лента, блок питания с контроллером, закрепляем матовое стекло, ставим на потолок. Как видим, все очень просто. Таким образом можно существенно сэкономить деньги на приобретении.

 

Схема эпра для люминесцентных ламп

Люминесцентные лампы не могут работать напрямую от сети 220В. Для их розжига нужно создать импульс высокого напряжения, а перед этим прогреть их спирали. Для этого используют пускорегулирующие аппараты. Они бывают двух типов – электромагнитные и электронные. В этой статье мы рассмотрим ЭПРА для люминесцентных ламп, что кто такое и как они работают.

Из чего состоит люминесцентная лампа и для чего нужен балласт?

Люминесцентная лампа этот газоразрядный источник света. Он состоит из колбы трубчатой формы наполненной парами ртути. По краям колбы расположены спирали. Соответственно на каждом краю колбы расположена пара контактов – это выводы спирали.

Работа такой лампы основана на люминесценции газов при протекании через него электрического тока. Но ток просто так между двумя металлическими спиралями (электродами) просто так не потечет. Для этого должен произойти разряд между ними, такой разряд называется тлеющим. Для этого спирали сначала разогревают, пропуская через них ток, а после этого между ними подают импульс высокого напряжения, 600 и более вольт. Разогретые спирали начинают эмитировать электроны и под действием высокого напряжения образуется разряд.

Если не вдаваться в подробности – то описание процесса достаточно для постановки задачи для источника питания таких ламп, он должен:

1. Разогреть спирали;

2. Сформировать зажигающий импульс;

3. Поддерживать напряжение и ток на достаточном уровне для работы лампы.

Интересно: Компактные люминесцентные лампы, которые чаще называют “энергосберегающими”, имеют аналогичную структуру и требования для их работы. Единственное отличие состоит в том, что их габариты значительно уменьшены благодаря особой форме, по сути это такая же трубчатая колба, на форма не линейная, а закрученная в спиралевидную.

Устройство для питания люминесцентных ламп называется пускорегулирующим аппаратом (сокращенно ПРА), а в народе просто – балластом.

Различают два вида балласта:

1. Электромагнитный (ЭмПРА) – состоит из дросселя и стартера. Его преимущества – простота, а недостатков масса: низкий КПД, пульсации светового потока, помехи в электросети при его работе, низкий коэффициент мощности, гудение, стробоскопический эффект. Ниже вы видите его схему и внешний вид.

2. Электронные (ЭПРА) – современный источник питания для люминесцентных ламп, он представляет собой плату, на которой расположен высокочастотный преобразователь. Лишен всех перечисленных выше недостатков, благодаря чему лампы выдают больший световой поток и срок службы.

Схема ЭПРА

Типовой электронный балласт состоит из таких узлов:

2. Высокочастотный генератор выполненный на ШИМ-контроллере (в дорогих моделях) или на авто генераторный схеме с полумостовым (чаще всего) преобразователем.

3. Пусковой пороговый элемент (обычно динистор DB3 с пороговым напряжением 30В).

4. Разжигающей силовой LC-цепи.

Типовая схема изображена ниже, рассмотрим каждый из её узлов:

Переменное напряжение поступает на диодный мост, где выпрямляется и сглаживается фильтрующим конденсатором. В нормальном случае до моста устанавливают предохранитель и фильтр электромагнитных помех. Но в большинстве китайских ЭПРА нет фильтров, а ёмкость сглаживающего конденсатора ниже необходимой, от чего бывают проблемы с поджигом и работой светильника.

Совет: если вы ремонтируете ЭПРА, то прочтите статью «Как проверить диодный мост» на нашем сайте.

После этого напряжение поступает на автогенератор. Из названия понятно, что автогенератор – это схема, которая самостоятельно генерирует колебания. В этом случае она выполнена на одном или двух транзисторах, в зависимости от мощности. Транзисторы подключены к трансформатору с тремя обмотками. Обычно используются транзисторы типа MJE 13003 или MJE 13001 и подобные, в зависимости от мощности лампы.

Хоть и этот элемент называется трансформатором, но выглядит он не привычно – это ферритовое кольцо, на котором намотано три обмотки, по несколько витков каждая. Две из них управляющие, в каждой по два витка, а одна – рабочая с 9 витками. Управляющие обмотки создают импульсы включения и выключения транзисторов, соединены одним из концов с их базами.

Так как они намотаны в противофазе (начала обмоток помечены точками, обратите внимание на схеме), то импульсы управления противоположны друг другу. Поэтому транзисторы открываются по очереди, ведь если их открыть одновременно, то они просто замкнут выход диодного моста и что-нибудь из этого сгорит. Рабочая обмотка одни концом подключена к точке между транзисторами, а вторым к рабочим дросселю и конденсатору, через нее происходит питание лампы.

При протекании тока в одной из обмоток в двух других наводится ЭДС соответствующей полярности, которое и приводит к переключениям транзисторов. Автогенератор настроен на частоту выше звукового диапазона, то есть выше 20 кГц. Именно этот элемент является преобразователем постоянного тока в ток переменой частоты.

Для запуска генератора установлен динистор, он включает схему после того как напряжение на нем достигнет определённого значения. Обычно устанавливают динистор DB3, который открывается в диапазоне напряжений около 30В. Время, через которое он откроется, задается RC-цепью.

Более продвинутые варианты ЭПРА, строятся не на автогенераторной схеме, а на базе ШИМ-контроллеров. Они имеют более устойчивые характеристики. Однако, за более чем пять лет занятий электроникой мне не разу не попался такой ЭПРА, все с которыми работал, были автогенераторными.

Выше неоднократно упоминалось об LC цепи. Это дроссель, установленный последовательно со спиралью, и конденсатор, установленный параллельно лампе. По этой цепи сначала протекает ток, прогревающий спирали, а затем образуется импульс высокого напряжения на конденсаторе её зажигающий. Дроссель выполняется на Ш-образном ферритовом сердечнике.

Эти элементы подбираются так, чтобы при рабочей частоте они входили в резонанс. Так как дроссель и конденсатор установлены последовательно на этой частоте наблюдается резонанс напряжений.

При резонансе напряжений на индуктивности и ёмкости начинает сильно расти напряжение в идеализированных теоретических примерах до бесконечно большого значения, при этом ток потребляется крайне малый.

В результате мы имеем подобранные по частотам генератор и резонансный контур. По причине роста напряжения на конденсаторе происходит зажигание лампы.

Ниже изображен другой вариант схемы, как вы можете убедиться – все в принципе аналогично.

Благодаря высокой рабочей частоте удаётся достигнуть малых габаритов трансформатора и дросселя.

Для закрепления пройденной информации рассмотрим реальную плату ЭПРА, на картинке выделены основные узлы описанные выше:

А это плата от энергосберегающей лампы:

Заключение

Электронный балласт значительно улучшает процесс розжига ламп и работает без пульсаций и шума. Его схема не очень сложна и на её базе можно построить маломощный блок питания. Поэтому электронные балласты от сгоревших энергосберегаек – это отличный источник бесплатных радиодеталей.

Люминесцентные лампы с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом запрещено использовать в производственных и бытовых помещениях. Дело в том, что у них сильные пульсации, и возможно появление стробоскопического эффекта, то есть если они будут установлены в токарной мастерской, то при определенной частоте вращения шпинделя токарного станка и другого оборудования – вам может казаться, что он неподвижен, что может вызвать травмы. С электронным балластом такого не произойдет.

Схема эпра для люминесцентных ламп

Лампы дневного света (ЛДС) в виде длинной трубки давно применяются как в быту, так и в офисах. Главное их преимущество, по сравнению с лампами накаливания, – большая светоотдача, долговечность и экономия электроэнергии.

В старых светильниках применяли тяжелые дроссели и стартеры, они долго и с миганием зажигали лампы, работали ненадежно, гудели, а лампы мигали. На смену им пришли электронные балласты. Они легче по весу, мгновенно зажигают лампу, не гудят, работают в широком диапазоне питающих напряжений, не мигают, так как работают на больших частотах, и по стоимости приблизились к светильникам с тяжелыми дросселями.

Фото. Внешний вид светильника

Внешний вид такого светильника китайского производства типа DL-3011 для ЛДС мощностью 36 Вт показан на фото. Его номинальное питающее напряжение 220…240 В/50 Гц, но при испытаниях показал работоспособность и в диапазоне напряжений 100…240 B. Сам электронный блок питания (балласт) помещается внутри светильника в пластмассовой коробке. Он смонтирован на монтажной плате размерами 107х27 мм (рис.1).

Рис 1. Электронный ПРА

Принципиальная схема ЭПРА нарисована по монтажной плате и показана на рис.2 Все элементы на ней обозначены так же, как и на монтажной плате.

Рис 2. Принципиальная схема ЭПРА

Вначале вспомним принцип зажигания люминесцентных ламп, в том числе и при применении электронных балластов. Для этого необходимо выполнить два условия: первое – разогреть обе ее нити накала, второе – приложить большое (около 600 В) напряжение. Величина напряжения зажигания прямо пропорциональна длине стеклянной люминесцентной лампы, т.е. для коротких (18 Вт) ламп оно меньше, а для длинных (36…40 Вт) ламп – больше.

Работа электронного балласта

Вначале сетевое напряжение выпрямляется до постоянного напряжения 260…270 В (измерено на работающем преобразователе при напряжении сети

220 В) и сглаживается электролитическим конденсатором С1 (15 мкФ/400 В).

Далее двухтактный полумостовой преобразователь, активными элементами которого являются два биполярных высоковольтных транзистора структуры n-p-n (MJE13005), называемыми ключами (рис.2), преобразует постоянное напряжение 260…270 В в высокочастотное напряжение частотой 38 кГц, что позволяет значительно уменьшить габариты и вес балласта. Нагрузкой и одновременно управляющим элементом преобразователя является трансформатор (обозначен на схеме как TU38Q2) со своими тремя обмотками, из них две – управляющие обмотки (каждая по 4 витка) и одна – рабочая, состоящая из двух витков (рис. 2 см. прикрепленные данные). Цепь с рабочей обмоткой создает нагрузку на преобразователь.

Первоначальный запуск преобразователя обеспечивает симметричный динистор, обозначенный в схеме DB3. Он открывается, когда после включения электросети напряжение в точках его подключения превысит порог срабатывания. При открытии динистор подает импульс на базу транзистора, после чего преобразователь запускается.

Транзисторные ключи открываются противофазно от импульсов с управляющих обмоток. Для этого обмотки включены в базы транзисторов противофазно (на рис.2 начало обмоток обозначены точками). Открытие каждого ключа вызывает наводку импульсов в двух противоположных обмотках, в том числе и в рабочей обмотке (2 витка). Переменное напряжение с рабочей обмотки L1 подается на люминесцентную лампу через последовательную цепь, состоящую из обмотки L1, первой нити накала лампы, С5 (4700 пФ/1200 В), второй нити накала лампы, С4 (100 нФ/400 В). Величины индуктивностей и емкостей в этой цепи подобраны так, что в ней возникает резонанс напряжений при неизменной частоте преобразователя.

На конденсаторе С5 (470 пФ/1200 В), включенном в резонансную цепь (к лампе), происходит самое большее падение напряжение (так как у С5 самое большое реактивное сопротивление из всех элементов контура), оно зажигает лампу.

Следовательно, максимальный ток в резонансной цепи разогревает обе ее нити накала, а большое резонансное напряжение на конденсаторе С5 зажигает лампу.

Зажженная лампа хотя и уменьшает свое сопротивление, но, как показали измерения, переменное напряжение на ней (и на конденсаторе С5) составляет около 295 В, а на дросселе L1 – около 325 В. Т.е. резонанс напряжений в цепи продолжается, из-за чего уже зажженная лампа и продолжает гореть. Дроссель L1 своей индуктивностью ограничивает ток в зажженной лампе, так как ее сопротивление после зажигания уменьшается. После зажигания лампы преобразователь продолжает работать в автоматическом режиме, не меняя свою частоту с момента запуска. Весь этот процесс зажигания длится менее 1 с.

При испытаниях светильник сохранял работоспособность в диапазоне питающего напряжения переменного тока от 220 В до 100 B, при этом частота преобразования увеличивалась с 38 кГц до 56 кГц, но яркость свечения лампы при напряжении 100 B заметно уменьшилась.

Следует отметить, что на люминесцентную лампу все время подается переменное напряжение, так как это обеспечивает равномерный износ эмиссионных способностей нитей накаливания и этим увеличивает срок службы лампы. При питании лампы постоянным током срок ее службы уменьшается на 50%.

Детали электронного балласта

Типы радиоэлементов указаны в принципиальной схеме (рис.2 см. прикрепленные данные). В состав устройства входят:

  1. Т1, Т2 – транзисторные ключи MJE13005 китайского производства (аналог КТ8164А), структуры n-p-n, в корпусе TO-220 (400 В/4 A, в импульсе 8 А). Их можно заменить КТ872А (1500 В/8 A, корпус Т26а). Цоколевка MJE13005 показана на рис.2 (см. прикрепленные данные). При установке новых транзисторов всегда определяйте правильность выводов БКЭ, так как в аналогах она может не совпадать.
  2. Трансформатор TU38Q2 с ферритовым кольцом, размер которого 11х6х4,5, его вероятная магнитная проницаемость около 2000. Трансформатор имеет 3 обмотки, две из них (управляющие) содержат по 4 витка и одна (рабочая) – 2 витка.
  3. Диоды D1–D7 типа 1N4007 (1000 В/1 А). D1–D4 – выпрямительный мост, D6, D7 – демпферные диоды, а диод D5 разделяет источники питания.
  4. Цепочка R1C2 обеспечивает задержку пуска преобразователя с целью его «мягкого» пуска и не допущения большого пускового тока.
  5. Симметричный динистор типа DВ3 (Uзс.max=32 B; Uос=5 В; Uнеотп.и.max=5 B) обеспечивает первоначальный запуск преобразователя.
  6. R3, R4 – ограничивающие резисторы в цепи эмиттера транзисторов. При экстремальных условиях сгорают, защищая более дорогие транзисторы.
  7. R5, R6 – гасящие резисторы в цепи базы транзисторов.
  8. D6, С3, R2 – демпферная цепочка, препятствующая выбросам напряжения на ключе в момент его запирания, демпферную функцию выполняет и диод D7, но на втором ключе. Кроме того, С3 уменьшает частоту преобразования.
  9. Дроссель L1 состоит из двух склеенных между собой Ш-образных ферритовых половинок. L1 участвует в резонансе напряжений (совместно с С5 и С4) для обеспечения зажигания лампы и поддержки ее в рабочем состоянии, а также ограничивает ток в светящейся лампе.
  10. С5 (4700 пФ/1200 B), С4 (100 нФ/400 B) – конденсаторы в цепи люминесцентной лампы, участвующие в ее зажигании (через резонанс напряжений), а после зажигания поддерживают ее в рабочем (светящемся) режиме. Максимально допустимое напряжения конденсатора С5=1200 В, такая величина подобрана неслучайно. При зажигании напряжение на С5 может превышать 600…700 В, и конденсатор должен выдержать его.
  11. Конденсаторы 22 нФ/100 В (на схеме производители их не обозначили) предназначены для уменьшения частоты работы преобразователя. Напомним, что она равна 38 кГц при номинальном питающем напряжении.
  12. С1 (15 мкФ/400 В) – единственный оксидный конденсатор в балласте, выполняющий функцию сглаживания выпрямленного напряжения питающей электросети.
  13. F1 – мини-предохранитель в стеклянном корпусе номиналом 1 А.

Ремонт

При ремонте платы под напряжением будьте осторожны, так как ее радиоэлементы находятся под фазным напряжением.

Перегорание (обрыв) накальных спиралей люминесцентной лампы, при этом блок питания остается исправным. Это типичная неисправность. Устраняется она простой заменой стеклянной лампы, которая продается в любом магазине электротоваров и стоит около 1,5 USD. Применять можно лампы мощностью 36 и 40 Вт.

Трещины в пайке монтажной платы

Причины их появления: периодическое нагревание и последующее, после выключения, остывание места пайки, а также низкокачественная пайка платы изготовителем. Нагреваются места пайки от элементов, которые греются, – это транзисторные ключи. Такие трещины могут проявиться после нескольких лет эксплуатации, т.е. после многократного нагревания и остывания места пайки. Устраняется неисправность повторной пайкой трещины. Иногда необходимо предварительно зачистить место пайки.

Повреждение отдельных радиоэлементов

Отдельные радиоэлементы могут повредиться от скачков напряжения в электросети. В первую очередь, это транзисторы MJE13005. Производители не предусмотрели защиты схемы от всплесков напряжений, например, варисторами. Скачки напряжений часто имеют место в сельских электросетях во время сильных ветров и молний, поэтому во время таких атмосферных явлений светильник лучше не включать. Имеющийся в схеме предохранитель (1А) не защитит радиоэлементы от скачков напряжений, а лишь при пробое радиоэлементов.

Устройство электронного балласта для люминесцентных ламп

Люминесцентная лампа (ЛЛ) представляет собой стеклянную трубку, заполненную инертным газом (Ar, Ne, Kr) с добавлением небольшого количества ртути. На концах трубки имеются металлические электроды для подачи напряжения, электрическое поле которого приводит к пробою газа, возникновению тлеющего разряда и появлению электрического тока в цепи. Свечение газового разряда бледно-голубого оттенка, в видимом световом диапазоне очень слабое.

Но в результате электрического разряда большая часть энергии переходит в невидимый, ультрафиолетовый диапазон, кванты которого, попадая в фосфорсодержащие составы (люминофорные покрытия) вызывают свечение в видимой области спектра. Меняя химический состав люминофора, получают различные цвета свечения: для ламп дневного света (ЛДС) разработаны различные оттенки белого цвета, а для освещения в декоративных целях можно выбрать лампы иного цвета. Изобретение и массовый выпуск люминесцентных ламп – это шаг вперед по сравнению с малоэффективными лампами накаливания.

Для чего нужен балласт?

Ток в газовом разряде растет лавинообразно, что приводит к резкому падению сопротивления. Для того чтобы электроды люминесцентной лампы не вышли из строя от перегрева, последовательно включается дополнительная нагрузка, ограничивающая величину тока, так называемый балластник. Иногда для его обозначения употребляют термин дроссель.

Используются два вида балластников: электромагнитный и электронный. Электромагнитный балласт имеет классическую, трансформаторную комплектацию: медный провод, металлические пластины. В электронных балластниках (electronic ballast) применяются электронные компоненты: диоды, динисторы, транзисторы, микросхемы.

Для первоначального поджига (пуска) разряда в лампе в электромагнитных устройствах дополнительно используется пусковое устройство – стартер. В электронном варианте балластника эта функция реализована в рамках единой электрической схемы. Устройство получается легким, компактным и объединяется единым термином – электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Массовое применение ЭПРА для люминесцентных ламп обусловлено следующими достоинствами:

  • эти аппараты компактны, имеют небольшой вес;
  • лампы включаются быстро, но при этом плавно;
  • отсутствие мерцания и шума от вибрации, поскольку ЭПРА работает на высокой частоте (десятки кГц) в отличие от электромагнитных, работающих от сетевого напряжения с частотой 50 Гц;
  • снижением тепловых потерь;
  • электронный балласт для люминесцентных ламп имеет значение коэффициента мощности до 0,95;
  • наличие нескольких, проверенных видов защиты, которые повышают безопасность использования и продлевают срок службы.

Схемы электронных балластов для люминесцентных ламп

ЭПРА – это электронная плата, начиненная электронными компонентами. Принципиальная схема включения (Рис. 1) и один из вариантов схемы балласта (Рис. 2) приведены на рисунках.

Электронные балласты могут иметь разное схемотехническое решение в зависимости от примененных комплектующих. Выпрямление напряжения производится диодами VD4–VD7 и далее фильтруется конденсатором C1. После подачи напряжения начинается зарядка конденсатора С4. При уровне 30 В пробивается динистор CD1 и открывается транзистор T2, затем включается в работу автогенератор на транзисторах T1, T2 и трансформаторе TR1. Резонансная частота последовательного контура из конденсаторов С2, С3, дросселя L1 и генератора близки по величине (45–50 кГц). Режим резонанса необходим для устойчивой работы схемы. Когда напряжение на конденсаторе С3 достигнет величины пуска, лампа зажигается. При этом снижается регулирующая частота генератора и напряжения, а дроссель ограничивает ток.

Фото типового устройства ЭПРА

Ремонт ЭПРА


В случае отсутствия возможности быстрой замены вышедшего из строя ЭПРА можно попытаться отремонтировать балластник самостоятельно. Для этого выбираем следующую последовательность действий для устранения неисправности:

  • для начала проверяется целостность предохранителя. Эта поломка часто встречается из-за перегрузки (перенапряжения) в сети 220 вольт;
  • далее производится визуальный осмотр электронных компонентов: диодов, резисторов, транзисторов, конденсаторов, трансформаторов, дросселей;
  • в случае обнаружения характерного почернения детали или платы ремонт производится с помощью замены на исправный элемент. Как проверить своими руками неисправный диод или транзистор, имея в наличии обычный мультиметр, хорошо известно любому пользователю с техническим образованием;
  • может оказаться, что стоимость деталей для замены будет выше или сопоставима со стоимостью нового ЭПРА. В таком случае лучше не тратить время на ремонт, а подобрать близкую по параметрам замену.

ЭПРА для компактных ЛДС

Сравнительно недавно стали широко использоваться в быту люминесцентные энергосберегающие лампы, адаптированные под стандартные патроны для простых ламп накаливания – Е27, Е14, Е40. В этих устройствах электронные балласты находятся внутри патрона, поэтому ремонт этих ЭПРА теоретически возможен, но на практике проще купить новую лампу.

На фото показан пример такой лампы марки OSRAM, мощностью 21 ватт. Следует заметить, что в настоящее время позиции этой инновационной технологии постепенно занимают аналогичные лампы со светодиодными источниками. Полупроводниковая технология, непрерывно совершенствуясь, позволяет быстрыми темпами достигнуть цены на ЛДС, стоимость которых остается практически неизменной.

  • выбираем подходящие по цветовой температуре (оттенку белого цвета) лампы по 36 Вт;
  • изготавливаем корпус из материала, который не воспламенится. Можно задействовать корпус от старого светильника. Подбираем ЭПРА под данную мощность. На маркировке должно быть обозначение 2 х 36;
  • подбираем к лампам 4 патрона с маркировкой G13 (зазор между электродами составляет 13 мм), монтажный провод и саморезы;
  • патроны необходимо закрепить на корпусе;
  • место установки ЭПРА выбирают из соображения минимизации нагрева от работающих ламп;
  • патроны подключаются к цоколям ЛДС;
  • для предохранения ламп от механического воздействия желательно установить прозрачный или матовый защитный колпак;
  • светильник закрепляется на потолке и подключается к сети питания 220 В.

Схема эпра для люминесцентных ламп — советы электрика

Подключение люминесцентных ламп через ЭПРА | Каталог самоделок

Улучшить работу люминесцентного светильника, убрав надоедливое гудение, раздражающее моргание, и повысить яркость свечения вполне реально самому. Достаточно лишь заменить устаревшую схему дроссельного управления на современный электронный пускорегулирующий аппарат — ЭПРА.

Подключение балластной электроники возможно выполнить с любой люминесцентной трубкой, всех типов: Т12, Т8 и Т5, но к лампам Т12 оно будет не так рационально. Производство ламп Т12 сейчас сокращается, ввиду их низкой энергоэкономичности по сравнению с другими Т8 и Т5. За границей устаревшие Т12 фактически уже не выпускаются.

Обычный, купленный в магазине ЭПРА состоит из:

  • фильтра низкочастотных помех, работающего на вход и выход устройства;
  • выпрямителя переменного тока сетевой частоты;
  • инвертора;
  • элементов для коррекции коэффициента мощности;
  • фильтра постоянного тока;
  • дросселя, ограничивающего рабочий ток.

Светильник запускается электронным балластом в три этапа:

  1. Прогрев спиралей лампы для последующего плавного пуска, продлевающего срок службы.
  2. Подача импульса повышенного напряжения, необходимого для включения лампы.
  3. Стабилизация напряжения на рабочем уровне после зажигания светильника.

Подключение люминесцентных ламп через ЭПРА

Первое, что нужно сделать — разобрать светильник и вынуть из него старую начинку: дроссель, стартер, конденсаторы. В конечном итоге внутри должны остаться лампы дневного света, комплект проводов и новоустановленный электронный блок.

Для такой работы вам потребуется:

  • индикатор фазы;
  • отвертка с минусовым жалом;
  • отвертка крестовая;
  • кусачки;
  • канцелярский нож для зачистки проводов;
  • изоляционная лента;
  • саморезы, понадобятся для закрепления блока ЭПРА.

Покупать новый электронный блок следует исходя из мощности вашего светильника.

Подключение ЭПРА к люминесцентным лампам несложно сделать, имея минимальные познания в электрических схемах, и небольшой опыт работы с электропроводкой.

Перед тем как собирать схему, следует выбрать внутри светильника место для закрепления коробка ЭПРА, руководствуясь длиной проводов и удобством доступа к клеммам. Электронный блок быстро и надежно закрепляется к корпусу при помощи обычных саморезов в пробитые гвоздем отверстия. Теперь можно соединить пускорегулирующий аппарат с розетками ламп.

Подключая две люминесцентные лампы, без разницы последовательно или параллельно, убедитесь в том, что мощность электронного блока в два раза выше, чем у каждого источника света. Таким же принципом, важно руководствоваться при сборке трёх и более ламп в одном светильнике.

Собрав осветительный прибор, нужно бы его повесить на место. Перед подключением проводов, торчащих из стены, проверьте отсутствие напряжения на них индикатором.

Обратите внимание

Самый ответственный момент — первое включение прибора с ЭПРА. Если светильник, например, с двумя лампами был собран правильно, тогда: во-первых, лампы засветятся одновременно быстро, без разогрева как было раньше; во-вторых, свет перестанет заметно мерцать, пропадет низкочастотное гудение и повысится яркость света в целом.

Источник: https://volt-index. ru/muzhik-v-dome/svoimi-rukami/podklyuchenie-lyuminestsentnyih-lamp-cherez-epra.html

Устройство электронного балласта для люминесцентных ламп

21.05.2017

Люминесцентная лампа (ЛЛ) представляет собой стеклянную трубку, заполненную инертным газом (Ar, Ne, Kr) с добавлением небольшого количества ртути.

На концах трубки имеются металлические электроды для подачи напряжения, электрическое поле которого приводит к пробою газа, возникновению тлеющего разряда и появлению электрического тока в цепи.

Свечение газового разряда бледно-голубого оттенка, в видимом световом диапазоне очень слабое.

Но в результате электрического разряда большая часть энергии переходит в невидимый, ультрафиолетовый диапазон, кванты которого, попадая в фосфорсодержащие составы (люминофорные покрытия) вызывают свечение в видимой области спектра.

Меняя химический состав люминофора, получают различные цвета свечения: для ламп дневного света (ЛДС) разработаны различные оттенки белого цвета, а для освещения в декоративных целях можно выбрать лампы иного цвета.

Изобретение и массовый выпуск люминесцентных ламп – это шаг вперед по сравнению с малоэффективными лампами накаливания.

Для чего нужен балласт?

Ток в газовом разряде растет лавинообразно, что приводит к резкому падению сопротивления. Для того чтобы электроды люминесцентной лампы не вышли из строя от перегрева, последовательно включается дополнительная нагрузка, ограничивающая величину тока, так называемый балластник. Иногда для его обозначения употребляют термин дроссель.

Используются два вида балластников: электромагнитный и электронный. Электромагнитный балласт имеет классическую, трансформаторную комплектацию: медный провод, металлические пластины. В электронных балластниках (electronic ballast) применяются электронные компоненты: диоды, динисторы, транзисторы, микросхемы.

Для первоначального поджига (пуска) разряда в лампе в электромагнитных устройствах дополнительно используется пусковое устройство – стартер. В электронном варианте балластника эта функция реализована в рамках единой электрической схемы.

Устройство получается легким, компактным и объединяется единым термином – электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА).

Массовое применение ЭПРА для люминесцентных ламп обусловлено следующими достоинствами:

  • эти аппараты компактны, имеют небольшой вес;
  • лампы включаются быстро, но при этом плавно;
  • отсутствие мерцания и шума от вибрации, поскольку ЭПРА работает на высокой частоте (десятки кГц) в отличие от электромагнитных, работающих от сетевого напряжения с частотой 50 Гц;
  • снижением тепловых потерь;
  • электронный балласт для люминесцентных ламп имеет значение коэффициента мощности до 0,95;
  • наличие нескольких, проверенных видов защиты, которые повышают безопасность использования и продлевают срок службы.

Схемы электронных балластов для

Схема электронного балласта для люминесцентной лампы. Принцип работы люминесцентных ламп

Экономные люминесцентные лампы способны работать только с электронными балластами. Предназначены данные устройства для выпрямления тока. Информации про электронный балласт (схема, ремонт и подключение) имеется очень много. Однако в первую очередь важно изучить устройство прибора.

Стандартная модель включает в себя трансформатор, динистор и транзистор. Довольно часто для защиты системы устанавливается предохранитель. Для подключения ламп предусмотрены специальные каналы. Также в устройстве имеются выходы, на которые подается электроэнергия.

Принцип работы

Принцип работы электронного балласта построен на преобразовании тока. Весь процесс начинается после подачи электроэнергии на канал. Далее в работу вступает дроссель. На этом этапе предельная частота устройства значительно снижается. При этом отрицательное сопротивление в цепи, наоборот, возрастает. Далее ток проходит через динистор и попадает на транзистор. В результате осуществляется преобразование тока. В конечном счете через трансформатор проходит напряжение нужного диапазона для люминесцентной лампы.

Модели диодного типа

Модели диодного типа на сегодняшний день считаются бюджетными. В данном случае трансформаторы используются лишь понижающего типа. Некоторые производители транзисторы устанавливают открытого типа. За счет этого процесс понижения частоты в цепи происходит не очень резко. Для стабилизации выходного напряжения применяются два конденсатора. Если рассматривать современные модели балластов, то там имеются динисторы операционного типа. Ранее их заменяли обычными преобразователями.

Двухконтактные модели

Данного типа схема электронного балласта для люминесцентной лампы отличается от прочих моделей тем, что в ней используется регулятор. Таким образом, пользователь способен настраивать параметр выходного напряжения. Трансформаторы используются в устройствах самые различные. Если рассматривать распространенные модели, то там установлены понижающие аналоги. Однако однофазовые конфигурации не уступают им по параметрам.

Всего конденсаторов в цепи у моделей предусмотрено два. Также двухконтактные схемы электронных балластов энергосберегающих ламп включают в себя дроссель, который устанавливается за выходными каналами. Транзисторы для моделей подходят лишь емкостные. На рынке они представлены как постоянного, так и переменного типа. Предохранители в устройствах используются редко. Однако если в цепи установлен тиристор для выпрямления тока, то без него не обойтись.

Схема балласта «Эпра» 18 Вт

Данная схема электронного балласта для люминесцентной лампы включает в себя понижающий трансформатор, а также две пары конденсаторов. Транзистор для модели предусмотрен лишь один. Отрицательное сопротивление он максимум способен выдерживать на уровне 33 Ом. Для устройств данного типа это считается нормальным. Также схема электронного балласта 18 Вт включает в себя дроссель, который расположен над трансформатором. Динистор для преобразования тока применяется модульного типа. Понижение тактовой частоты происходит при помощи тетрода. Находится данный элемент возле дросселя.

Балласт «Эпра» 2х18 Вт

Указанный электронный балласт 2х18 (схема показана ниже) состоит из выходных триодов, а также понижающего трансформатора. Если говорить про транзистор, то он в данном случае предусмотрен открытого типа. Всего конденсаторов в цепи имеется два. Еще у схемы электронных балластов «Эпра» 18 Вт есть дроссель, который располагается под трансформатором.

Конденсаторы при этом стандартно устанавливаются возле каналов. Процесс преобразования осуществляется через понижение тактовой частоты устройства. Стабильность напряжения в данном случае обеспечивается благодаря качественному динистору. Всего каналов у модели имеется два.

Схема балласта «Эпра» 4х18 Вт

Этот электронный балласт 4х18 (схема показана ниже) включает в себя конденсаторы инвертирующего типа. Емкость их составляет ровно 5 пФ. В данном случае параметр отрицательного сопротивления в электронных балластах доходит до 40 Ом. Также важно упомянуть о том, что дроссель в представленной конфигурации расположен под динистором. Транзистор у этой модели имеется один. Трансформатор для выпрямления тока применяется понижающего типа. Перегрузки он способен от сети выдерживать большие. Однако предохранитель в цепи все-таки установлен.

Балласт Navigator

Электронный балласт Navigator (схема показана ниже) включает в себя однопереходный транзистор. Также отличие этой модели кроется в наличии специального регулятора. С его помощью пользователь сможет настраивать параметр выходного напряжения. Если говорить про трансформатор, то он в цепи предусмотрен понижающего типа. Расположен он возле дросселя и фиксируется на пластине. Резистор для этой модели подобран емкостного типа.

В данном случае конденсаторов имеется два. Первый из них расположен возле трансформатора. Предельная емкость его равняется 5 пФ. Второй конденсатор в цепи располагается под транзистором. Емкость его равняется целых 7 пФ, а отрицательное сопротивление максимум он может выдерживать на уровне 40 Ом. Предохранитель в данных электронных балластах не используется.

Схема электронного балласта на транзисторах EN13003A

Схема электронного балласта для люминесцентной лампы с транзисторами EN13003A является на сегодняшний день довольно сильно распространенной. Выпускаются модели, как правило, без регуляторов и относятся к классу бюджетных приборов. Однако прослужить устройства способны долго, и предохранители у них имеются. Если говорить про трансформаторы, то они подходят только понижающего типа.

Устанавливается транзистор в цепи возле дросселя. Система защиты у таких моделей в основном используется стандартная. Контакты приборов защищены динисторами. Также схема электронного балласта на 13003 включает в себя конденсаторы, которые часто устанавливаются с емкостью около 5 пФ.

Использование понижающих трансформаторов

Схема электронного балласта для люминесцентной лампы с понижающими трансформаторами часто включает в себя регуляторы напряжения. В данном случае транзисторы используются, как правило, открытого типа. Многими специалистами они ценятся за высокую проводимость тока. Однако для нормальной работы устройства очень важен качественный динистор.

Для понижающих трансформаторов часто используют операционные аналоги. В первую очередь они ценятся за свою компактность, а для электронных балластов это является существенным преимуществом. Дополнительно они отличаются пониженной чувствительностью, и небольшие сбои в сети для них нестрашны.

Применение векторных транзисторов

Векторные транзисторы в электронных балластах применяются очень редко. Однако в современных моделях они все-таки встречаются. Если говорить про характеристики компонентов, то важно отметить, что отрицательное сопротивление они способы держать на уровне 40 Ом. Однако с перегрузками они справляются довольно плохо. В данном случае большую роль играет параметр выходного напряжения.

Если говорить про транзисторы, то для указанных трансформаторов они подходят больше ортогонального типа. Стоят они на рынке довольно дорого, однако расход электроэнергии у моделей крайне низок. В данном случае модели с векторными трансформаторами по компактности значительно проигрывают конкурентам с понижающими конфигурациями.

Схема с интегральным котроллером

Электронный балласт для люминесцентных ламп с интегральным контроллером довольно прост. В данном случае трансформаторы применяются понижающего типа. Непосредственно конденсаторов в системе имеется два. Для понижения предельной частоты у модели имеется динистор. Транзистор используется в электронном балласте операционного типа. Отрицательное сопротивление он способен выдерживать не менее 40 Ом. Выходные триоды в моделях данного типа практически никогда не используются. Однако предохранители устанавливаются, и при сбоях в сети они помогают сильно.

Применение низкочастотных триггеров

Триггер на электронный балласт для люминесцентных ламп устанавливается в том случае, когда отрицательное сопротивление в цепи превышает 60 Ом. Нагрузку с трансформатора он снимает очень хорошо. Предохранители при этом устанавливаются очень редко. Трансформаторы для моделей этого типа используются лишь векторные. В данном случае понижающие аналоги неспособны справляться с резкими скачками предельной тактовой частоты.

Непосредственно динисторы в моделях устанавливаются возле дросселей. По компактности электронные балласты довольно сильно отличаются. В данном случае многое зависит от используемых компонентов устройства. Если говорить про модели с регуляторами, то места они требуют очень много. Также они способны работать в электронных балластах только на два конденсатора.

Модели без регуляторов очень компактны, однако транзисторы для них могут использоваться лишь ортогонального типа. Отличаются они хорошей проводимостью. Однако следует учитывать, что данные электронные балласты на рынке покупателю обойдутся недешево.

Флуоресцентные микросферы | Bangs Laboratories, Inc.

Перейти к навигации

Белок
(Акроним)		 Возбуждение
Максимум
(нм)		 Эмиссия
Максимум
(нм)		 Молярный
Экстинкция
Коэффициент		 Квантовый

 Квантовый
Выход 902 Виво Структура
GFP (вес) 395/475 509 21000 0.77 Мономер * 48
Зеленые флуоресцентные белки
EGFP 484 507 56,000 0.60 57,500 0,68 Мономер * 116
Суперпапка GFP 485 510 83,300 0,65 905 905 905 905 62 Мономер 62 * 905 55000 0.74 Мономер121
мВасаби 493 509 70,000 0,80 Мономер
905 905 905 905 62 905 62 905 * 110
TurboGFP 482 502 70,000 0,53 Димер 102
AcGFP 50562

55 Мономер * 82
ZsGreen 493 505 43,000 0,91 Тетрамер 117-
117-
Tetramer

 117-
Tetramer

 Мономер * 79
Голубые флуоресцентные белки
EBFP 383 445 29000 0,31 Мономер * 32 000 0.56 Мономер * 53
Азурит 384 450 26,200 0,55 Мономер * 43
Мономер 98
Голубые флуоресцентные белки
ECFP 439 476 32,500 0,40 Мономер * 0.40 Мономер 39
Церулеан 433 475 43000 0,62 Мономер * 79
905 Мономер * 75
CyPet 435 477 35,000 0,51 Мономер * 53
AmCyan1 4562 Тетрамер 31
Мидори-Иши Циан 472 495 27,300 0,90 Димер 73 Мономер 63
mTFP1 (бирюзовый) 462 492 64000 0,85 Мономер
83,400 0.61 Мономер * 151
Топаз 514 527 94,500 0,60 Мономер * 169
Мономер * 156
мЦитрин 516 529 77,000 0,76 Мономер 174
905

 Мономер * 238
TagYFP 508 524 64000 0.60 Мономер 118 562

 Мономер * 144
ZsYellow1 529 539 20,200 0,42 Тетрамер 25
9057 Мономер 13
Оранжевые флуоресцентные белки
Кусабира Оранжевый 548 559 51,600 0,60 905 905 905 905 905 Оранжевый Моном62905 63,800 0,62 Мономер 118
м Оранжевый 548 562 71 000 0.69 Мономер 146
mOrange2 549 565 58,000 0.60 Мономер 104
dT645

 dT645

 142
dTomato-Tandem554 581 138,000 0,69 Мономер 283
48 Мономер 142
TagRFP-T555 584 81,000 0,41 Мономер5

5

 D

 Тетрамер 176
DsRed2 563 582 43,800 0,55 Тетрамер 72 Экспресс

 DsRed .51 Тетрамер 58
DsRed-Мономер 556 586 35,000 0,10 Мономер 105

 905 905 625

 905

 Мономер 34
Красные флуоресцентные белки
мРуби 558 605 112,000 0,35 Мономер 905 62 905

 0.49 Мономер109
м Клубничный 574 596 90,000 0,29 Мономер 78 905 905 905

 905 62 AsRed 8
mRFP1 584 607 50,000 0,25 Мономер 37
44562

 44520 Димер 26
м Вишня 587 610 72,000 0,22 Мономер 47
905 1
mRaspberry 598 625 86,000 0,15 Мономер 38
dKeima-Tandem

 064 0562

24 Мономер 21
HcRed-Тандем 590 637 160,000 0,04 Мономер 19
905 905 905 905

 Мономер 12
AQ143 595 655 90,000 0,04 Тетрамер 11
* Слабый димер 9589

Представлено в Таблица 1 представляет собой совокупность свойств, проявляемых некоторыми из наиболее популярных и полезных вариантов флуоресцентных белков.Наряду с общим названием и / или аббревиатурой для каждого флуоресцентного белка перечислены максимальные длины волн поглощения и излучения (в нанометрах), молярный коэффициент экстинкции, квантовый выход, относительная яркость и структурные ассоциации in vivo . Вычисленные значения яркости были получены из произведения коэффициента молярной экстинкции и квантового выхода, разделенного на значение для EGFP. Этот список был составлен на основе ресурсов научной и коммерческой литературы и не претендует на полноту, а вместо этого представляет флуоресцентные производные белка, которым уделялось значительное внимание в литературе и которые могут оказаться ценными в исследовательских усилиях.Кроме того, спектры поглощения и флуоресценции, перечисленные в таблицах и проиллюстрированные ниже, были записаны в контролируемых условиях и нормализованы только для целей сравнения и отображения. В реальных исследованиях флуоресцентной микроскопии спектральные профили и максимумы длины волны могут изменяться из-за воздействия окружающей среды, такого как pH, концентрация ионов и полярность растворителя, а также флуктуации локальной концентрации зонда. Следовательно, указанные коэффициенты экстинкции и квантовые выходы могут отличаться от реально наблюдаемых в экспериментальных условиях.

Зеленые флуоресцентные белки

Хотя природный зеленый флуоресцентный белок дает значительную флуоресценцию и чрезвычайно стабилен, максимум возбуждения близок к ультрафиолетовому диапазону. Поскольку ультрафиолетовый свет требует особых оптических требований и может повредить живые клетки, он, как правило, не очень хорошо подходит для визуализации живых клеток с помощью оптической микроскопии. К счастью, максимум возбуждения зеленого флуоресцентного белка легко сдвигается до 488 нанометров (в голубой области) путем введения одноточечной мутации, изменяющей серин в положении 65 на остаток треонина ( S65T ).Эта мутация присутствует в самом популярном варианте зеленого флуоресцентного белка, называемом усиленный GFP ( EGFP ), который коммерчески доступен в широком спектре векторов, предлагаемых BD Biosciences Clontech, одним из лидеров в технологии флуоресцентных белков. Более того, улучшенная версия может быть отображена с использованием общедоступных наборов фильтров, предназначенных для флуоресцеина, и является одним из самых ярких из доступных в настоящее время флуоресцентных белков. Эти особенности сделали усиленный зеленый флуоресцентный белок одним из самых популярных зондов и лучшим выбором для большинства экспериментов с флуоресцентным белком с одной меткой.Единственными недостатками использования EGFP являются небольшая чувствительность к pH и слабая склонность к димеризации.

Помимо усиленного зеленого флуоресцентного белка, в настоящее время для визуализации живых клеток используются несколько других вариантов. Одним из лучших из них с точки зрения фотостабильности и яркости может быть вариант Emerald , но отсутствие коммерческого источника ограничивает его использование. Несколько источников предоставляют варианты гуманизированного зеленого флуоресцентного белка, которые предлагают явные преимущества для экспериментов с резонансным переносом энергии флуоресценции ( FRET ).Замена остатка фенилаланина в положении 64 на лейцин ( F64L ; GFP2 ) дает мутант, который сохраняет пик возбуждения 400 нанометров и может быть использован в качестве эффективного партнера для усиленного желтого флуоресцентного белка. Вариант мутации S65C (обычно заменяющий серин цистеином), имеющий пик возбуждения при 474 нанометрах, был коммерчески представлен в качестве более подходящего партнера FRET для усиленного синего флуоресцентного белка, чем вариант усиленного зеленого с красным смещением.Наконец, белок рифового коралла, названный ZsGreen1 и имеющий пик эмиссии при 505 нанометрах, был введен в качестве замены усиленного зеленого флуоресцентного белка. При экспрессии в клетках млекопитающих ZsGreen1 является очень ярким по сравнению с EGFP, но имеет ограниченную применимость для получения гибридных мутантов и, подобно другим белкам рифовых кораллов, имеет тенденцию к образованию тетрамеров.

Желтые флуоресцентные белки

Семейство желтых флуоресцентных белков было инициировано после того, как кристаллическая структура зеленого флуоресцентного белка показала, что остаток 203 треонина ( Thr203 ) находится рядом с хромофором.Мутация этого остатка в тирозин была введена для стабилизации дипольного момента возбужденного состояния хромофора и привела к 20-нанометровому сдвигу в сторону более длинных волн как для спектров возбуждения, так и для спектров излучения. Дальнейшие усовершенствования привели к разработке желтого флуоресцентного белка , усиленного ( EYFP ), который является одним из самых ярких и наиболее широко используемых флуоресцентных белков. Сочетание яркости и спектра флуоресцентного излучения усиленного желтого флуоресцентного белка делает этот зонд отличным кандидатом для экспериментов по получению многоцветных изображений в флуоресцентной микроскопии.Усиленный желтый флуоресцентный белок также полезен для экспериментов по передаче энергии в сочетании с усиленным голубым флуоресцентным белком ( ECFP ) или GFP2 . Однако желтый флуоресцентный белок представляет некоторые проблемы, поскольку он очень чувствителен к кислому pH и теряет примерно 50 процентов своей флуоресценции при pH 6,5. Кроме того, было продемонстрировано, что EYFP гораздо более чувствителен к ионам хлора и фотообесцвечивающим веществам, чем зеленые флуоресцентные белки.

Рисунок 3 — Спектральные профили общих флуоресцентных белков

Продолжение разработки архитектуры флуоресцентного белка для желтого излучения решило несколько проблем с желтыми зондами.Вариант желтого флуоресцентного белка Citrine очень яркий по сравнению с EYFP и, как было продемонстрировано, гораздо более устойчив к фотообесцвечиванию, кислому pH и другим воздействиям окружающей среды. Другая производная, названная Venus , является наиболее быстро созревающим и одним из самых ярких желтых вариантов, разработанных на сегодняшний день. Белок кораллового рифа, ZsYellow1 , первоначально клонированный из видов Zoanthus , обитающих в Индийском и Тихом океанах, дает истинно желтое излучение и идеально подходит для многоцветных приложений.Как и ZsGreen1, это производное не так полезно для создания слияний, как EYFP, и имеет тенденцию к образованию тетрамеров. Многие из наиболее устойчивых вариантов желтого флуоресцентного белка были важны для количественных результатов в исследованиях FRET, а также потенциально могут быть полезны для других исследований.

Проиллюстрировано в Рис. 3 — это спектральные профили поглощения и испускания для многих широко используемых и коммерчески доступных флуоресцентных белков, которые охватывают видимый спектр от голубого до далекого красного.Варианты, производные от медузы Aequorea victoria , включая усиленные голубые, зеленые и желтые флуоресцентные белки, имеют максимальную длину волны излучения в диапазоне от 425 до 525 нанометров. Флуоресцентные белки, происходящие из коралловых рифов, DsRed2 и HcRed1 (обсуждаемые ниже), излучают более длинные волны, но страдают от артефактов олигомеризации в клетках млекопитающих.

Синие и голубые флуоресцентные белки

Синий и голубой варианты зеленого флуоресцентного белка возникли в результате прямой модификации остатка тирозина в положении 66 ( Tyr66 ) в нативном флуорофоре (см. , фиг. 2, ).Превращение этой аминокислоты в гистидин приводит к синему излучению с максимумом длины волны 450 нанометров, тогда как преобразование в триптамин приводит к основному пику флуоресценции около 480 нанометров вместе с плечом, которое достигает пика около 500 нанометров. Оба зонда обладают слабой флуоресценцией и требуют вторичных мутаций для повышения эффективности укладки и общей яркости. Даже с модификациями улучшенные версии этого класса флуоресцентного белка ( EBFP и ECFP ) только на 25-40 процентов ярче, чем усиленный зеленый флуоресцентный белок.Кроме того, возбуждение синих и голубых флуоресцентных белков наиболее эффективно в редко используемых областях спектра, поэтому требуются специальные наборы фильтров и лазерные источники.

Несмотря на недостатки голубых и голубых флуоресцентных белков, широкий интерес к многоцветной маркировке и FRET популяризировал их применение в ряде исследований. Это особенно верно для улучшенного голубого флуоресцентного белка, который может быть возбужден вне пика с помощью аргон-ионного лазера (с использованием спектральной линии 457 нанометров) и который значительно более устойчив к фотообесцвечиванию, чем синяя производная.В отличие от других флуоресцентных белков, не было большого интереса к разработке лучших зондов в синей области спектра видимого света, и большая часть исследований флуорофоров этого класса была сосредоточена на вариантах голубого цвета.

Рисунок 4 — Спектральные профили флуоресцентного белка FRET, варианты ведра

Среди представленных улучшенных голубых флуоресцентных белков наиболее многообещающими являются AmCyan1 и улучшенный вариант голубого цвета, названный Cerulean .Произведенный из рифового коралла, Anemonia majano , вариант флуоресцентного белка AmCyan1 был оптимизирован с кодонами человека для создания высокого уровня относительной яркости и устойчивости к фотообесцвечиванию по сравнению с усиленным голубым флуоресцентным белком во время экспрессии млекопитающих. С другой стороны, как и большинство других белков рифовых кораллов, этот зонд имеет тенденцию к образованию тетрамеров. Флуоресцентный зонд Cerulean был разработан путем сайт-направленного мутагенеза усиленного голубого флуоресцентного белка, чтобы обеспечить более высокий коэффициент экстинкции и улучшенный квантовый выход.Церулеан как минимум в 2 раза ярче, чем белок с повышенной голубой флуоресценцией, и в исследованиях FRET было продемонстрировано, что он значительно увеличивает отношение сигнал / шум в сочетании с флуоресцентными белками, излучающими желтый цвет, такими как Venus (см. , рис. 4, ). .

Красные флуоресцентные белки

Основной целью разработки флуоресцентных белков стало создание производного, излучающего в красный цвет, которое равно или превосходит усовершенствованные свойства усиленного зеленого флуоресцентного белка.Среди преимуществ подходящего красного флуоресцентного белка — потенциальная совместимость с существующими конфокальными и широкопольными микроскопами (и их наборами фильтров), а также повышенная способность изображения целых животных, которые значительно более прозрачны для красного света. Поскольку создание мутантов с красным смещением из зеленого флуоресцентного белка медузы Aequorea victoria за пределами желтой спектральной области оказалось в значительной степени безуспешным, исследователи сосредоточили свои поиски на тропических рифовых кораллах.

Первый широко используемый флуоресцентный белок, полученный из кораллов, был получен из Discosoma striata и обычно обозначается как DsRed . После полного созревания спектр флуоресцентного излучения DsRed имеет пик на 583 нм, тогда как спектр возбуждения имеет основной пик на 558 нм и второстепенный пик около 500 нм. Однако с использованием DsRed связано несколько проблем. Созревание флуоресценции DsRed происходит медленно и продолжается в течение периода времени, когда излучение флуоресценции находится в зеленой области.Названный зеленым состоянием , этот артефакт оказался проблематичным для множественных экспериментов по маркировке с другими зелеными флуоресцентными белками из-за спектрального перекрытия. Кроме того, DsRed является облигатным тетрамером и может образовывать большие белковые агрегаты в живых клетках. Хотя эти особенности несущественны для использования DsRed в качестве репортера экспрессии гена, полезность DsRed в качестве метки эпитопа сильно ограничена. В отличие от флуоресцентных белков медузы, которые успешно использовались для маркировки сотен белков, конъюгаты DsRed оказались гораздо менее успешными и часто токсичными.

Некоторые проблемы с флуоресцентными белками DsRed удалось преодолеть с помощью мутагенеза. DsRed второго поколения, известный как DsRed2 , содержит несколько мутаций на амино-конце пептида, которые предотвращают образование агрегатов белка и снижают токсичность. Кроме того, эти модификации сокращают время созревания флуорофора. Белок DsRed2 по-прежнему образует тетрамер, но он более совместим с зелеными флуоресцентными белками в нескольких экспериментах по мечению из-за более быстрого созревания.Дальнейшее сокращение времени созревания было реализовано с третьим поколением мутантов DsRed, которые также демонстрируют повышенный уровень яркости с точки зрения пиковой клеточной флуоресценции. Эмиссию красной флуоресценции от DsRed-Express можно наблюдать в течение часа после экспрессии, по сравнению с примерно шестью часами для DsRed2 и 11 часами для DsRed. Был разработан вариант, оптимизированный для дрожжей, получивший название RedStar , который также имеет улучшенную скорость созревания и повышенную яркость.Наличие зеленого состояния в DsRed-Express и RedStar не является очевидным, что делает эти флуоресцентные белки лучшим выбором в оранжево-красной области спектра для множественных экспериментов по мечению. Поскольку эти зонды остаются облигатными тетрамерами, они не лучший выбор для мечения белков.

Рисунок 5 — Спектральные профили оранжевых и красных монометрических флуоресцентных белков

Несколько дополнительных красных флуоресцентных белков, показывающих значительную перспективу, были выделены из организмов рифовых кораллов.Одним из первых, адаптированных для применения на млекопитающих, является HcRed1 , который был выделен из Heteractis crispa и теперь коммерчески доступен. HcRed1 был первоначально получен из нефлуоресцентного хромопротеина, который поглощает красный свет посредством мутагенеза с образованием слабо флуоресцентного облигатного димера, имеющего максимум поглощения при 588 нанометрах и максимум излучения 618 нанометров. Хотя спектр флуоресцентного излучения этого белка подходит для отделения от DsRed, он имеет тенденцию к коагрегации с DsRed и намного менее яркий.Интересная конструкция HcRed, содержащая две молекулы в тандеме, была создана для преодоления димеризации, которая, в принципе, происходит преимущественно в тандемном спаривании с образованием мономерной метки. Однако, поскольку общая яркость этого белка-близнеца еще не улучшена, он не является хорошим выбором для рутинных применений в микроскопии живых клеток.

Разработка вариантов мономерного флуоресцентного белка

В своем естественном состоянии большинство флуоресцентных белков существует в виде димеров, тетрамеров или олигомеров более высокого порядка.Точно так же считается, что зеленый флуоресцентный белок Aequorea victoria участвует в тетрамерном комплексе с экворином, но это явление наблюдается только при очень высоких концентрациях белка, а тенденция флуоресцентных белков медузы к димеризации обычно очень слабая (имея константа диссоциации более 100 мкмоль). Таким образом, димеризация флуоресцентных белков обычно не наблюдается, когда они экспрессируются в системах млекопитающих. Однако, когда флуоресцентные белки нацелены на определенные клеточные компартменты, такие как плазматическая мембрана, локальная концентрация белка теоретически может стать достаточно высокой для димеризации.Это вызывает особую озабоченность при проведении экспериментов FRET, которые могут давать сложные наборы данных, которые легко скомпрометированы артефактами димеризации.

Создание мономерных вариантов DsRed оказалось сложной задачей. Для создания мономерного белка DsRed первого поколения (получившего название RFP1 ) потребовалось более 30 аминокислотных изменений в структуре. Однако это производное очень быстро демонстрирует значительно сниженное излучение флуоресценции по сравнению с нативным белком и фотообесцвечивающими веществами, что делает его гораздо менее полезным, чем мономерные зеленые и желтые флуоресцентные белки.Усилия по исследованию мутагенеза, включая новые методы, такие как соматическая гипермутация, продолжаются в поисках вариантов желтого, оранжевого, красного и темно-красного флуоресцентного белка, которые еще больше снижают склонность этих потенциально эффективных биологических зондов к самоассоциации, одновременно повышая максимумы выбросов в сторону более длинных волн.

Разрабатываются улучшенные мономерные флуоресцентные белки, которые имеют повышенные коэффициенты экстинкции, квантовые выходы и фотостабильность, хотя ни один вариант еще не был оптимизирован по всем критериям.Кроме того, проблемы экспрессии с облигатными тетрамерными красными флуоресцентными белками преодолеваются за счет усилий по созданию мономерных вариантов, которые дали производные, которые более совместимы с биологической функцией.

Возможно, наиболее впечатляющим достижением на этом фронте стало введение нового урожая флуоресцентных белков, полученных из мономерного красного флуоресцентного белка посредством направленного мутагенеза, нацеленного на остатки Q66 и Y67 .Названный в честь плодов, которые отражают цвета, аналогичные спектральному профилю излучения флуоресценции (см. , таблица 1, и , рисунок 5, ), этот набор мономерных флуоресцентных белков демонстрирует максимумы на длинах волн от 560 до 610 нанометров. Дальнейшее расширение этого класса за счет итеративной соматической гипермутации дало флуоресцентные белки с длиной волны излучения до 650 нанометров. Эти новые белки по существу заполняют пробел между флуоресцентными белками медузы с наибольшим сдвигом в красную область (такими как Венера) и красными флуоресцентными белками коралловых рифов.Хотя некоторым из этих новых флуоресцентных белков не хватает яркости и стабильности, необходимых для многих экспериментов по визуализации, их существование обнадеживает, поскольку предполагает возможность появления ярких, стабильных, мономерных флуоресцентных белков во всем видимом спектре.

Оптические маркеры

Одним из наиболее интересных достижений в исследованиях флуоресцентных белков стало применение этих зондов в качестве молекулярных или оптических маркеров (см. , Таблица 2 ), которые изменяют цвет или интенсивность излучения в результате внешней фотонной стимуляции или Течение времени.Например, единичная точечная мутация нативного пептида медузы создает фотоактивируемую версию зеленого флуоресцентного белка (известного как PA-GFP ), которая обеспечивает фотопреобразование пика возбуждения от ультрафиолетового до синего при освещении светом с длиной волны 400 нанометров. спектр. Непревращенный PA-GFP имеет пик возбуждения, аналогичный профилю пика возбуждения белка дикого типа (приблизительно от 395 до 400 нанометров). После фотопреобразования пик возбуждения при 488 нм увеличивается примерно в 100 раз.Это событие вызывает очень высокие контрастные различия между непревращенными и преобразованными пулами PA-GFP и полезно для отслеживания динамики молекулярных субпопуляций внутри клетки. Проиллюстрировано в Фиг.6 (a) представляет собой трансфицированную живую клетку млекопитающего, содержащую PA-GFP в цитоплазме, визуализируемую с помощью 488-нанометрового возбуждения аргонового лазера до ( Рисунок 6 (a) ) и после ( Рисунок 6 ( г) ) фотопреобразование с помощью голубого диодного лазера с длиной волны 405 нм.

Таблица 2 — Свойства выбранных оптических маркеров

Белок
(Акроним)		 Возбуждение
Максимум
(нм)		 Эмиссия
Максимум
(нм)		 Молярный
Угасание
Коэффициент
5

 vivo Структура

3

 Квантовая структура
vivo Относительная
Яркость
(% от EGFP)
PA-GFP (G) 504 517 17400 0.79 Мономер 41
PS-CFP (C) 402 468 34,000 0,16 Мономер 16
16
511 27,000 0,19 Мономер 15
PA-mRFP1 (R) 578 605 10,000 0,08 0,08 Мономер 508 518 98,800 0.88 Тетрамер 259
CoralHue Kaede (R) 572 580 60,400 0,33 Тетрамер 5962 597905 53,700 0,70 Тетрамер 112
wtKikGR (R) 583 593 35,100 0,65 Тетрамер 68562 49,000 0.69 Мономер101
mKikGR (R) 580 591 28,000 0,63 Мономер 53
53
84,000 0,66 Мономер 165
dEosFP-Тандем (R) 569 581 33000 0,60 962 59 060 Мономер 519 56000 0.84 Мономер 140
mEos2FP (R) 573 584 46,000 0,66 Мономер
5055
505 917 0,50 Мономер 67
Dendra2 (R) 553 573 35000 0,55 Мономер 57

 95,000 0.85 Мономер 240
Киндлинг (KFP1) 580 600 59,000 0,07 Тетрамер 12

Другие флуоресцентные белки также могут использоваться в качестве оптических маркеров. Трехфотонное возбуждение (менее 760 нанометров) флуоресцентного белка DsRed способно преобразовать обычно красную флуоресценцию в зеленую. Этот эффект, вероятно, связан с селективным фотообесцвечиванием красных хромофоров в DsRed, что приводит к наблюдаемой флуоресценции из зеленого состояния.Вариант DsRed с таймером постепенно превращается из ярко-зеленого (излучение 500 нм) в ярко-красный (излучение 580 нм) в течение нескольких часов. Относительное соотношение зеленой и красной флуоресценции затем можно использовать для сбора временных данных для исследования экспрессии генов.

Фотопереключаемый оптический маркер, обозначенный как PS-CFP , полученный в результате мутагенеза варианта зеленого флуоресцентного белка, был обнаружен для перехода от голубой к зеленой флуоресценции при освещении на 405 нанометров (обратите внимание на фотопреобразование центральной ячейки в рис. 6 ( б) и 6 (д) ).Выраженный в виде мономера, этот зонд потенциально полезен при исследованиях фотообесцвечивания, фотопревращения и фотоактивации. Однако флуоресценция PS-CFP примерно в 2,5 раза тусклее, чем PA-GFP, и уступает другим маркерам с точки зрения эффективности фотопреобразования (40-нанометровый сдвиг флуоресцентного излучения при фотопреобразовании меньше, чем наблюдаемый с аналогичными зондами). Дополнительный мутагенез этого или родственных флуоресцентных белков может дать более полезные варианты в этой области длин волн.

Рисунок 6 — Флуоресцентные белки оптического маркера

Оптические маркеры также были разработаны на основе флуоресцентных белков, клонированных из видов кораллов и анемонов. Kaede , флуоресцентный белок, выделенный из каменистых кораллов, фотопреобразуется из зеленого в красный в присутствии ультрафиолета. В отличие от PA-GFP, преобразование флуоресценции в Kaede происходит за счет поглощения света, который спектрально отличается от его освещения.К сожалению, этот белок является облигатным тетрамером, что делает его менее подходящим для использования в качестве метки эпитопа, чем PA-GFP. Другой вариант флуоресцентного белка тетрамерного каменного коралла ( Lobophyllia hemprichii ), названный EosFP (см. , таблица 2 ), излучает ярко-зеленую флуоресценцию, которая меняется на оранжево-красную при освещении ультрафиолетовым светом с длиной волны примерно 390 нанометров. В этом случае спектральный сдвиг вызывается фотоиндуцированной модификацией, включающей разрыв пептидного остова, прилегающего к хромофору.Дальнейший мутагенез белка EosFP «дикого типа» дал мономерные производные, которые могут быть полезны при конструировании слитых белков.

Третий оптический маркер, отличный от Aequorea , флуоресцентный белок Kindling ( KFP1 ) был разработан из нефлуоресцентного хромопротеина, выделенного в Anemonia sulcata (Евроген, сейчас имеется в продаже) . Kindling флуоресцентный белок не излучает, пока он не загорится зеленым светом.Свет низкой интенсивности приводит к переходной красной флуоресценции, которая затухает в течение нескольких минут (см. Митохондрии на рис. 6 (c) , ). Подсветка синим светом немедленно гасит зажженную флуоресценцию, обеспечивая жесткий контроль над флуоресцентной маркировкой. Напротив, высокоинтенсивное освещение приводит к необратимому киндлингу и обеспечивает стабильное подсвечивание, подобное PA-GFP ( Рисунок 6 (f) ). Возможность точного управления флуоресценцией особенно полезна при отслеживании движения частиц в многолюдной среде.Например, этот подход был успешно использован для отслеживания судьбы клеток нервной пластинки в развивающихся эмбрионах Xenopus и перемещения отдельных митохондрий в клетках PC12.

По мере того как разработка оптических маркеров продолжается, флуоресцентные белки, полезные для оптической маркировки, должны развиваться в сторону более ярких, мономерных вариантов, которые можно легко фотопреобразовать и отображать широкий спектр цветов излучения.

alexxlab

Посмотреть все записи автора alexxlab →

Вам также может понравиться

Таблица истинности 2и не: Логические элементы И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ

Максимальная мощность: Перераспределение мощности | Министерство энергетики

Когда будет включено отопление в москве в 2018 году: Когда включат отопление в 2020 году? Прогноз по 20 крупнейшим городам России — Батареи отопления — Тепло — Статьи и исследования

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2024 © Все права защищены.