Устройство схема энергосберегающей лампы: Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт. – Схема энергосберегающей лампы — блог СамЭлектрик.ру

Устройство схема энергосберегающей лампы: Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт. – Схема энергосберегающей лампы — блог СамЭлектрик.ру
Янв 17 2021
alexxlab

Содержание

Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт.

Схема и ремонт люминесцентных энергосберегающих ламп

В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется специальная схема.

Благодаря этому такие лампы легко установить в патрон взамен обычной лампочки накаливания со стандартным цоколем E27 и E14. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.

Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.

Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 %. Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.

Устройство компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).

Компактная люминесцентная лампа с электронным балластом (сокращённо КЛЛ) состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого она устанавливается в стандартном патроне.

Внутри корпуса размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц. В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема КЛЛ показана на рисунке.

Принципиальная схема эконом лампы

По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые модели, к примеру, выпускаемые под брендом

Navigator и ERA. Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами. В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.

Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, показанных на схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серии MJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003. Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.

Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.

Преобразователь лампы

Диодный мост, выполненный на элементах VD1 – VD4 служит для выпрямления переменного тока. Электролитический конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост и конденсатор С2 являются простейшим сетевым выпрямителем. С конденсатора C2 постоянное напряжение поступает на преобразователь. Диодный мост может выполняться как на отдельных элементах (4 диодах), либо может применяться диодная сборка.

При своей работе преобразователь генерирует высокочастотные помехи, которые нежелательны. Конденсатор С1, дроссель (катушка индуктивности) L1 и резистор R1 препятствуют распространению высокочастотных помех по электросети. В некоторых лампах, видимо из экономии 🙂 вместо L1 устанавливают проволочную перемычку. Также, во многих моделях нет предохранителя FU1, который указан на схеме. В таких случаях, разрывной резистор R1 также играет роль простейшего предохранителя. В случае неисправности электронной схемы потребляемый ток превышает определённое значение, и резистор сгорает, разрывая цепь.

Дроссель L2 обычно собран на Ш-образном

ферритовом магнитопроводе и внешне выглядит как миниатюрный броневой трансформатор. На печатной плате этот дроссель занимает довольно внушительное пространство. Обмотка дросселя L2 содержит 200 – 400 витков провода диаметром 0,2 мм. Также на печатной плате можно найти трансформатор, который указан на схеме как T1. Трансформатор T1 собран на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром около 10 мм. На трансформаторе намотаны 3 обмотки монтажным или обмоточным проводом диаметром 0,3 – 0,4 мм. Число витков каждой обмотки колеблется от 2 – 3 до 6 – 10.

Колба люминесцентной лампы имеет 4 вывода от 2 спиралей. Выводы спиралей подключаются к электронной плате методом холодной скрутки, т.е без пайки и прикручены на жёсткие проволочные штыри, которые впаяны в плату. В лампах малой мощности, имеющих малые габариты, выводы спиралей запаиваются непосредственно в электронную плату.

Ремонт бытовых люминесцентных ламп с электронным балластом.

Производители компактных люминесцентных ламп заявляют, что их ресурс в несколько раз больше, чем обычных ламп накаливания. Но, несмотря на это бытовые люминесцентные лампы с электронным балластом выходят из строя довольно часто.

Связано это с тем, что в них применяются электронные компоненты, не рассчитанные на перегрузки. Также стоит отметить высокий процент бракованных изделий и невысокое качество изготовления. По сравнению с лампами накаливания стоимость люминесцентных довольно высока, поэтому ремонт таких ламп оправдан хотя бы в личных целях. Практика показывает, что причиной выхода из строя служит в основном неисправность электронной части (преобразователя). После несложного ремонта работоспособность КЛЛ полностью восстанавливается и это позволяет сократить денежные расходы.

Перед тем, как начать рассказ о ремонте КЛЛ, затронем тему экологии и безопасности.

Опасность люминесцентных ламп и рекомендации по использованию.

Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что в колбе присутствуют пары ртути. Если её разбить, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности.

При повреждении колбы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью.

Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.

Наличие в колбе высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным.

Разборка люминесцентной лампы с электронным балластом.

Несмотря на простоту разборки компактной люминесцентной лампы, следует быть аккуратным и не допускать разбития колбы. Как уже говорилось, внутри колбы присутствуют пары ртути, опасные для здоровья. К сожалению, прочность стеклянных колб невысока и оставляет желать лучшего.

Для того чтобы вскрыть корпус где размещена электронная схема преобразователя, необходимо острым предметом (узкой отвёрткой) разжать пластмассовую защёлку, которая скрепляет две пластмассовые части корпуса.

Далее следует отсоединить выводы спиралей от основной электронной схемы. Делать это лучше узкими плоскогубцами подхватив конец вывода провода спирали и отмотать витки с проволочных штырей. После этого стеклянную колбу лучше поместить в надёжное место, чтобы не допустить её разбития.

Колба лампы

Оставшаяся электронная плата соединена двумя проводниками со второй частью корпуса, на которой смонтирован стандартный цоколь E27 (E14).

Лампа с электронным балластом

Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.

При восстановлении КЛЛ первым делом следует проверить целостность нитей накала (спиралей) внутри стеклянной колбы. Целостность нитей накала просто проверить с помощью обычного омметра. Если сопротивление нитей мало (единицы Ом), то нить исправна. Если же при замере сопротивление бесконечно велико, то нить накала перегорела и применить колбу в данном случае невозможно.

Наиболее уязвимыми компонентами электронного преобразователя, выполненного на основе уже описанной схемы (см. принципиальную схему), являются конденсаторы.

Если люминесцентная лампа не включается, то следует проверить на пробой конденсаторы C3, C4, C5. При перегрузках эти конденсаторы выходят из строя, т.к приложенное напряжение превосходит напряжение, на которое они рассчитаны. Если лампа не включается, но колба светиться в районе электродов, то возможно пробит конденсатор C5.

В таком случае преобразователь исправен, но поскольку конденсатор пробит, то в колбе не возникает разряд. Конденсатор C5 входит в колебательный контур, в котором в момент запуска возникает высоковольтный импульс, приводящий к появлению разряда. Поэтому если конденсатор пробит, то лампа не сможет нормально перейти в рабочий режим, а в районе спиралей будет наблюдаться свечение, вызываемое разогревом спиралей.

Холодный и горячий режим запуска люминесцентных ламп.

Бытовые люминесцентные лампы бывают двух типов:

Если КЛЛ загорается сразу после включения, то в ней реализован холодный запуск. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.

Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала. Известно, что холодная нить накала имеет меньшее сопротивление, чем разогретая. Поэтому, при холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать её перегорание.

Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что они сгорают как раз в момент включения.

Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала включается позистор (PTC — терморезистор). На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.

Схема включения позистора в люминесцентной лампе

В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для её зажжения. Но в таком случае нити накала плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор. В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.

В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах. Происходит плавный горячий запуск лампы. В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим.

Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа попросту не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обратить на него внимание.

Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.

Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-n переходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Устройство энергосберегающей лампы для дома. Как устроена энергосберегающая лампа

Сегодня люди все чаще стали использовать в быту энергосберегающие лампы. Популярность этих ламп вызвана, прежде всего, их экономичным потреблением энергии. Ведь энергосберегающая лампа позволяет сэкономить деньги. В отличие от лампы накаливания ЭСЛ дает больший световой поток при меньшей потребляемой мощности.

Устанавливается энергосберегающая лампа в такой же патрон, что и обычная лампа накаливания. Достоинства ЭСЛ очевидны, в то время как недостатков практически нет. Поэтому неудивительно, что многие люди уже давно перешли на использование так называемых экономок вместо обычных лампочек накаливания.

Компактная энергосберегающая лампа является разновидностью люминесцентных ламп, уже ставших нам привычными. Данные ЭСЛ легко устанавливаются в патрон вместо лампы накаливания. В нашу жизнь уже прочно вошли лампы такого типа. И вскоре их будут называть не «энергосберегающими лампами», а просто «лампами».

Многие видят в работе этой лампы какую-то загадку, несмотря на всю простоту устройства. Рассмотрим устройство энергосберегающей лампы и попробуем разобраться в принципе ее работы.

Как устроена энергосберегающая лампа

Устройство практически всех энергосберегающих ламп одинаковое. В состав лампы входит несколько деталей. Газоразрядная трубка – это видимая часть лампы, излучающая свет. Газоразрядная трубка соединяется с корпусом. В корпусе находится внутренняя часть лампы, представляющая собой электронную схему пуска и питания. По-другому эту схему называют электронным балластом. Электронная схема выполняет задачу зажигания лампы.

энергосберегающая лампа philips

Цоколь имеет контакты для питания лампы и резьбу для вкручивания в патрон. Обычная лампа накаливания имеет практически такой же цоколь, что и ЭСЛ. Устанавливать компактную энергосберегающую лампу можно в небольшие светильники. Существует несколько типов цоколей, которые распространены в России: G4, GU10, E40, E27, E14, G5.3.

типы цоколей

Энергосберегающие лампы с цоколем Е40, Е27 и Е14 можно устанавливать в патроны, предназначенные для обычной лампы накаливания. Е27 – патрон стандартный бытовой, имеет резьбу 27 мм, Е14 – уменьшенный патрон, резьба которого 14 мм, Е40 – патрон с резьбой 40 мм, относится к стандартным промышленным патронам.

Трубка, запаянная с двух сторон, называется колбой энергосберегающей лампы. Электроды находятся на противоположных концах этой колбы. ЭС лампа имеет изогнутую колбу, покрытую слоями люминофора. Эта колба содержит инертный газ и небольшое количество ртутных паров. Ионизация паров ртути является причиной свечения лампочки при подключении к ней питания.

Когда на электроды подается напряжение, через них течет ток прогрева. Он разогревает электроды, из-за чего протекает термоэлектронная эмиссия. Когда электроды достигают определенной температуры, они испускают поток электронов. Сталкиваясь с атомами ртути, электроны вызывают излучение ультрафиолета, после чего ультрафиолетовое излучение попадает на люминофор, который преобразовывает это излучение в видимый свет. Цветовая температура лампы зависит от типа люминофора, она может быть 2700-6500К.

Помните, что пары ртути опасны для организма человека, поэтому если энергосберегающая лампа разбилась очень важно правильно утилизировать осколки и обработать место.

Вы ни когда не задумывались почему в энергосберегающей лампе колба имеет причудливо изогнутую форму? Поверьте это сделано не с проста. Изогнутая форма колбы позволяет уменьшить длину всей лампы. За счет спиральной намотки длину самой газоразрядной трубки можно увеличить при этом длина лампы при такой форме будет уменьшена. Если бы этого не делали то не каждая такая лампа помещалась в обычный светильник или люстру.

Для изготовления корпуса лампы применяется негорючий пластик. Колба люминесцентной лампы крепится в верхней части. Пускорегулирующее устройство, соединительные провода и предохранитель находятся в корпусе. На поверхности лампы есть маркировка, в ней указана цветовая температура, мощность, напряжение питания.

Внутреннее устройство энергосберегающей лампы

Внутри корпуса ЭСЛ находится круглая печатная плата. На ней собран высокочастотный преобразователь. В результате использования довольно высокой частоты преобразования нет того «моргания», которое свойственно лампам с электромагнитным балластом (где используется дроссель), работающим на частоте 50 Гц. Современные лампы имеют пускорегулирующий аппарат, оснащенный помехозащитным фильтром. Фильтр защищает от появления помех в сети электропитания.

вскрываем лампу

Добраться до электронной схемы легко. Внимательно рассмотрите лампу, лучше использовать перегоревшую. Кажется, что корпус лампы разобрать невозможно. Но это ошибочное мнение. Ближе к колбе в верхней части лампы есть неглубокая канавка. Возьмите небольшую отвертку или узкое лезвие и попытайтесь разделить корпус. После небольшого усилия у вас в руках будет уже две части. В первый раз могут возникнуть сложности, зато потом эта операция будет занимать считанные секунды.

соединительные провода в лампе

После отделения цоколя от колбы, эти элементы соединяются между собой проводами которые необходимо аккуратно отделить от платы. Сделать это можно с помощью паяльника, нагрев место пайки, либо просто разрезав провода (но режьте так чтобы, потом можно было их восстановить).

В некоторых видах ламп провода, которые идут от электронной платы в газоразрядную трубку, просто намотаны на специальные штырьки. После того как провода будут откинуты только тогда вы сможете выполнить дальнейший осмотр и диагностику лампы. Далее отсоедините цоколь от электронного блока. Для удобства наращивания проводов, их нужно разрезать посередине.

крепление проводов колбы

Внутри вы увидите круглую плату. Это и есть внутреннее устройство энергосберегающей лампы благодаря которому она работает. От перегрева радиоэлементы платы, как правило, почерневшие (если у вас в руках нерабочая лампа).

энергосберегающая лампа изнутри

Проводки от колбы примотаны к четырем штырькам, имеющим квадратное сечение. Они расположены попарно по краям платы. Никакой пайки проводов нет, они именно примотаны, на что стоит обратить внимание.

колба отсоединена от корпуса

Предохранитель является основным элементом схемы. Он защищает от перегорания все компоненты электронной платы. Иногда вместо предохранителя используется входной ограничительный резистор. Когда в лампе возникает какая-либо неисправность, в цепи растет ток, что приводит к сгоранию резистора, тогда цепь питания разрывается.

устройство энергосберегающей лампы

Один вывод резистора соединен с платой, а второй – с резьбовым контактом цоколя. Усажен резистор в термоусадочной трубке. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор. Дроссель или тороидальный трансформатор имеет кольцевой магнитопровод, на нем расположены как правило 3 обмотки.

конструкция энергосберегающей лампы

Мигание лампы при частоте сети 50 Гц случается 100 раз в секунду. Поэтому энергосберегающая лампа может неблагоприятно сказываться на общем физическом состоянии человека, его работоспособности, особенно если он находится в условиях такой освещенности длительное время. Все эти вредные составляющие устранены в современных электронных балластах. Поэтому на здоровье окружающих не оказывается никакого негативного влияния.

как устроена энергосберегающая лампа

Современный электронный балласт представляет собой небольшую электронную схему, в ней реализованы функции зажигания лампы без миганий, а также плавный разогрев спиралей катодов лампы. В современной энергосберегающей лампе происходит свечение газа с частотой 30-100 кГц. Шума при работе абсолютно нет, а электромагнитное поле практически отсутствует. На высокой частоте (30-100кГц) за счет близкого к единице коэффициента потребления электроэнергии формируется повышенная светоотдача.

электронная плата лампы

Лампа может зажигаться с полным накалом практически сразу, либо яркость может нарастать постепенно. Это зависит от схемы балласта. В некоторых лампах процесс нарастания яркости может занимать пару минут. В таком случае сразу после включения наблюдается полумрак. К сожалению, на энергосберегающей лампе не указывают, какой используется алгоритм включения. Понять алгоритм можно только после того, как вы вкрутили лампочку в патрон.

Принцип работы энергосберегающей лампы

С вопросом как устроена энергосберегающая лампа, мы разобрались, теперь давайте в общих чертах разберемся, как работает лампа.

С обеих сторон внутри колбы находится два электрода анод и катод, в виде спиралей. Разряд между электродами возникает после того, как произошла подача питания. Ток протекает через смесь ртутных паров и инертного газа. Лампа зажигается, когда быстро движущиеся электроны сталкиваются с медлительными атомами ртути.

Однако, большая часть светового излучения (98%), производимого энергосберегающей лампой – это ультрафиолет. Для человеческого зрения он невиден. Видимый же человеку свет, который идет от лампы, возникает благодаря слоям люминофора.

Под воздействием ультрафиолетового излучения эти слои светятся. От химического состава люминофора зависит цветность освещения, которую вырабатывает люминесцентная лампа. Люминофор нанесен на внутреннюю поверхность стеклянной колбы.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — сохрани на стену!

Схема энергосберегающей лампы на 220В разной мощности: устройство и особенности

Содержание статьи:

Любая схема энергосберегающей лампы на 220 В представляет собой совокупность электронных компонентов, каждый из которых выполняет свою, вполне конкретную функцию. Небольшие отклонения от базовой конструкции не оказывают принципиального влияния на ее общие характеристики. В основном эти различия проявляются в разнообразии типов цоколей, а также в потребляемой изделием мощности.

Виды энергосберегающих ламп

Различные формы колб и цоколей энергосберегающих ламп

Известные образцы энергосберегающих лампочек, к которым традиционно относят светодиодные, галогенные и люминесцентные модели, классифицируются по следующим признакам:

  • вид цоколя;
  • характерная для каждой модели температура свечения;
  • потребляемая мощность;
  • форма колбы.

По виду цоколя, используемого для фиксации лампочек в осветительном приборе, большинство из них делятся на резьбовые и штырьковые изделия.

Назначение цоколей ламп

Наиболее часто в быту встречаются резьбовые цоколи, которые вкручиваются в стандартные патроны различного диаметра (как для ламп накаливания).

При описании изделия этот элемент обозначается буквой «E» со следующим за ней числом, соответствующим диаметру в миллиметрах. Стандартный размер большинства выпускаемых ламп – E27, а изделия с диаметром E14 устанавливаются в светильники или бра.

Резьбовые цоколи чаще всего используются в лампах, предназначенных для уличного освещения (в ДРЛ и натриевых). Изделия штырькового типа подходят только для светильников особой конструкции и повышенной мощности. Они имеют разные модификации, отличающиеся количеством штырей (два или четыре), а их разъемы маркируются буквой «G» с соответствующим численным значком.

Типы освещенности в зависимости от цветовой температуры света

В зависимости от температуры свечения, измеряемой по Кельвину, каждый образец энергосберегающей лампы излучает свет «своего» оттенка.

  • Теплый свет с показателем 2700 К, внешне напоминающий желтый оттенок. Он очень похож на свечение обычных ламп накаливания.
  • Естественный белый с температурой 4200 К. Это так называемые «лампы дневного света», имеющие нейтральный колер.
  • «Холодное» свечение, как оттенок белого с температурным значением 6400 К.

Холодный свет близок к синему спектру и напоминает слегка голубоватый цвет. Лампочки с таким свечением чаще всего применяются в производственных помещениях и рассчитываются на мощность от 65 Ватт и более.

Энергосберегающие изделия различаются по форме колбы: спиралевидные, дугообразные и трубчатые.

Принципы работы

Принцип работы энергосберегающих излучателей рассмотрим на примере КЛЛ – компактного люминесцентного осветителя, пользующегося большим спросом у населения. Этот тип осветительных приборов состоит из полой стеклянной колбы, внутреннее пространство которой заполнено ртутными парами. При подаче высокого напряжения на контакты между его электродами формируется дуговой разряд, приводящий к образованию ультрафиолетового излучения, невидимого для человеческого глаза. Для его превращения в видимый свет внутренние стенки колбы покрываются люминофором, позволяющим получать яркое свечение.

При его сравнении с тем же показателем для ламп накаливания схожей мощности световая отдача в этом случае заметно выше. Недостаток таких изделий – невозможность прямого включения в цепь питания 220 Вольт. Как следствие – обязательность применения специального преобразующего устройства, называемого электронным балластом.

Устройство ЛЛ

Устройство лампы

Под внешними конструктивными элементами располагается электронная схема лампы – она обозначается как ЭПРА или пускорегулирующий аппарат. Этот узел в полном составе имеется далеко не в каждой модели «экономки». Там же где пусковой регулятор установлен в классической комплектации, схема эконом лампы состоит из следующих основных модулей и деталей:

  • пусковой конденсатор, обеспечивающий получение мощного импульса, необходимого для запуска схемы;
  • сетевой фильтр, позволяющий снизить уровень радиочастотных помех до приемлемого уровня – избавиться от эффекта мерцания;
  • емкостный фильтр, сглаживающий пульсации токовой составляющей;
  • ограничивающий ток дроссель, необходимый для защиты от перегрузок;
  • биполярные транзисторы и драйвер.

Схема лампочки содержит в своем составе предохранитель, защищающий ее от выхода из строя при резких скачках напряжения, и ряд дополнительных элементов.

Составляющие схемы балласта и особенности его работы

Электронный балласт энергосберегающей лампы фирмы DELUX

В состав электронного балласта входят формирователь, транзисторный ключ, а также выходной трансформатор с элементами резонансного запуска. Порядок работы этого блока:

  1. Формируемый в задающем модуле импульс тока поступает на базу транзистора и приводит к его открытию.
  2. Сразу же вслед за этим происходит заряд конденсатора, скорость которого определяется дополнительными элементами схемы.
  3. С выхода транзисторного ключа импульсы поступают на малогабаритный трансформатор.
  4. С его вторичной обмотки через резонансный контур с конденсатором пониженное импульсное напряжение подается на контакты лампы.

Принципиальная схема электронного балласта для ЛЛ

Формируемое в трубке свечение характеризуется присущей только ей резонансной частотой, зависящей от емкости подключаемого в параллель конденсатора. В начальный момент при зажигании величина импульсов достигает до 600 Вольт, что вынуждает применять специальные меры защиты от перенапряжений. Сделать это удается за счет применения в схеме шунтирующего конденсатора, позволяющего сразу же после пробоя «срывать» резонанс и переводить лампу в рабочее состояние с постоянным свечением. Его прерывание возможно только после срабатывания выключателя, установленного в самом осветительном приборе.

Порядок восстановления и необходимость в ремонте

Паз между верхней и нижней частью корпуса

При возникновении неисправностей в энергосберегающей лампочке следует разобрать ее на составные части. Для этого придется проделать следующие операции:

  1. Отсоединить две сборные половинки, а затем снять колбу.
  2. Посредством омметра, заряженного свежей батарейкой, «прозвонить» обе спирали накала на предмет отсутствия в них обрыва.

    Штыри, к которым прикручены провода

  3. При его обнаружении можно попытаться использовать хотя бы одну из них.
  4. Для этого необходимо перемкнуть сгоревшую ветвь посредством резистора номиналом 22 Ома и мощностью порядка 1-2 Ватта.

При проведении этой операции потребуется демонтировать шунтирующий спираль диод, если он есть в схеме.

Все эти действия справедливы для схем энергосберегающих ламп на 20 Вт, не более.

При перегорании спиралей в осветительных изделиях мощностью свыше 30 Ватт с большой вероятностью выйдет из строя ключевой транзистор. Для восстановления работоспособности схемы следует заменить их новыми деталями. В единичном случае ремонт изделия, стоящего копейки, не имеет смысла – гораздо проще купить новый балласт.

Опасность ЛЛ и рекомендации по использованию

Наличие ультрафиолетового компонента в излучении энергосберегающей лампы опасно для здоровья человека. Это отрицательно сказывается на состоянии большинства жизненно важных органов:

  • воздействие УФ излучения вредно для кожи и приводит к ее раннему старению;
  • возможны такие нарушения, как аллергия, экзема и псориаз;
  • нередко ультрафиолет вызывает приступы эпилепсии, мигрени, а также ухудшает общее состояние организма.

Сила опасного излучения зависит от места установки ЛЛ и расстояния до облучаемого объекта. В связи с этим их не рекомендуется использовать в светильниках, устанавливаемых на стол или навешиваемых на стены. Это тем более важно, если принимать во внимание опасность воздействия излучения на зрение человека.

Образцом практически безопасного излучателя является лампа ЛБО О8М 36 Н с электрической схемой которой можно ознакомиться в любом справочнике. При своевременном принятии защитных мер организационного характера эксплуатация энергосберегающих излучателей, как правило, не вызывает особых затруднений.

Как сделать блок питания из энергосберегающей лампы. Из энергосберегающей лампы


Как за час сделать импульсный блок питания из сгоревшей лампочки?

В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.

Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов. http://сайт/

Построить блок питания будет ненамного сложнее, чем прочитать эту статью. И уж точно, это будет проще, чем найти низкочастотный трансформатор подходящей мощности и перемотать его вторичные обмотки под свои нужды.


Самые интересные ролики на Youtube

Вступление.

В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.


Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП). Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного БП, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.http://сайт/


В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных КЛЛ, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.


Отличие схемы КЛЛ от импульсного БП.

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.


А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе КЛЛ с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.



Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.


В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания.

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. Проверено на практике.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения.

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе БП, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.


Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мыльниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.


Блок питания мощностью 20 Ватт.

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.


На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Энергосберегающие лампы. Изучение электроники КЛЛ (часть 1)

Окончание.
Предыдущие материалы: теоретическая часть, практическая часть,
стендовые испытания (часть 1), стендовые испытания (часть 2).

Оглавление

Вступление

В предыдущих частях, ссылки на которые приведены выше, были рассмотрены как общие технические характеристики, так и особенности конкретных компактных люминесцентных ламп. Но испытуемые сходят с тестирования случайным образом, да и свойства КЛЛ разных производителей несколько отличаются, что невольно поднимает интерес к внутреннему устройству ламп и детальному изучению технологии их работы. Данный материал рассчитан на подготовленного читателя, поэтому прошу извинить за возможные трудности с восприятием материала.

Электронная схема

Преобразователи для питания КЛЛ могут быть построены по различной схемотехнике, от вибропреобразователей до… Впрочем, не стоит забивать себе голову мудреными словами, практически все КЛЛ целевого диапазона выполнены по одной и той же концепции тысяча девятьсот махрового года – на резонансном полумостовом автогенераторе. Разработано много контроллеров для люминесцентных ламп, с различными функциями и крайне аккуратным отношением к лампе, но все это не прижилось.

Причина? Не думаю, что денежная, микросхемы при крупносерийном выпуске быстро теряют в цене. Тогда что сдерживает развитие прогресса? Скорее всего, консерватизм мышления («схема работает, и никто не жалуется»), и отсутствие заинтересованности в повышении качества и времени работы устройства. Думаю, у вас уже сложилось собственное мнение по данному вопросу, а потому я скромно умолкаю и перехожу к «нашим баранам».

Чаще всего преобразователь выполняется по следующей топологии:

Здесь представлена неполная схема — отсутствует входной фильтр, подавляющий высокочастотные помехи, диоды для защиты транзисторов от обратного напряжения и прочие мелочи. В нормальных КЛЛ эти компоненты присутствуют, но речь идет о лампах бюджетного сегмента, а потому – что есть, то есть. Кроме того, чрезмерное количество элементов усложняет анализ схемы. Полные варианты построения преобразователей легко находятся через поиск.

Схему можно разделить на следующие части:

  • Входной выпрямительный узел (коричневый блок) – выпрямляет и сглаживает переменное напряжение сети 220 вольт, формирует постоянное напряжение около 280 вольт для питания преобразователя.
  • Схема запуска (синий блок) – запускает автогенератор при включении устройства.
  • Силовая часть (зеленый блок) – преобразует выпрямленное напряжение сети в переменное напряжение высокой частоты.
  • Управляющий трансформатор TV1.
  • Узел колбы (фиолетовый блок, совместно с дросселем L1) – согласует выход силовой части с колбой люминесцентной лампы.

Теперь несколько подробнее. Схема действительно весьма интересная, хоть и выглядит простой.

Напряжение сети выпрямляется диодным мостом и сглаживается электролитическим конденсатором («С1» на представленной электрической схеме), напряжение с него обеспечивает работу силовой части. Оно подается на два ключа (Q1 и Q2) на биполярных транзисторах npn проводимости, которые преобразуют его в переменное напряжение и передают на узел согласования с колбой.

Вся конструкция электронного балласта — это автогенератор. Устройство работает на некоторой частоте, которая зависит от отдельных характеристик ряда компонентов. Я не собираюсь лукавить, действительно так и есть – работа автогенераторных схем зависит от массы характеристик и крайне неустойчива. В нормальной схеме выделенный контроллер управляет силовыми ключами, и получаемые характеристики работы (частота, скважность) напрямую определяются из условий правильной работы люминесцентной лампы. Здесь же налицо «тупой» автогенератор, который просто работает и все. Впрочем, я несколько забежал вперед.

Забудем пока о лампе и цепи запуска, это отдельный разговор. Силовая часть состоит из двух ключей на транзисторах Q1 и Q2, управляемых трансформатором TV1, форма напряжения которого формируется от тока, проходящего через колбу, последний в свою очередь зависит от частоты и величины напряжения с выхода ключевых транзисторов Q1/Q2.

Он ее любил.
Она съела кусок мяса,
Он ее убил.
В яму закопал,
И надпись написал,
Что:
У попа была собака,
и так далее.

Именно так и работает автогенератор, «сам от себя», и разорвать этот порочный круг нельзя. Налаживать такие устройства – проще сразу застрелиться, они или сразу работают или… хорошо, если не взрываются. Единственный способ разобраться в вопросе – это разделить устройство на части и анализировать их независимо. При отладке так и поступают, цепь положительной обратной связи отключают, а на управляющий трансформатор подают сигнал с отдельного генератора. Если полениться и пойти простым путем с «просто включить», то кончится все хлопком и поиском очередной пары транзисторов. Для уменьшения риска рекомендуют включать лампу через ЛН (лампу накаливания), которая выполнит функции предохранителя при «эксцессе» в электронике. Прием очень хороший, только от горелых транзисторов не спасает.

Итак, силовые транзисторы Q1 и Q2 открываются попеременно, что обеспечивается полярностью обмоток управляющего трансформатора. Если положить, что на началах обмоток (отмечено точкой) в какой-то момент действует импульс положительной полярности, то на вход транзистора Q1 будет поступать положительное напряжение, а на Q2 — отрицательное. Это означает, что транзистор Q1 будет открыт, Q2 закрыт, и на выходе сформируется уровень напряжения, близкий к напряжению питания (несколько меньше, на величину напряжения насыщения коллектор-эмиттер Q1). Если управляющее напряжение сменит знак, то аналогично сменится и состояние транзисторов – Q1 закроется, а Q2 откроется, таким образом на выходе установится низкий уровень, почти 0 вольт.

Значит, на выходе получается переменное напряжение с уровнями «ноль» — «все питание» и периодом, зависящим от управляющего сигнала, который формируется трансформатором TV1. В качестве задающей входной величины для него выступает ток нагрузки. Если предельно упростить силовую часть, то она будет выглядеть следующим образом:

Через правую обмотку трансформатора к выходу ключевого каскада на транзисторах Q1/Q2 подключена нагрузка, состоящая из дросселя L1 и лампы (с парой конденсаторов и терморезистором PTC). Это означает, что ток через лампу является той величиной, что задает форму сигнала, который в свою очередь включает транзисторы. Так и хочется добавить: «А открывающиеся транзисторы формируют напряжение, которое вызывает ток, которое, которое…», круг замкнулся.

В данном «круге» обязательно должен быть элемент, определяющий рабочую частоту всего устройства, иначе устойчивое функционирование окажется невозможным. Для автогенераторного балласта КЛЛ таким ключевым элементом является резонансный контур из дросселя L1, конденсатора C4 и эквивалентного сопротивления лампы — классический вариант RLC контура.

Резонансная частота для данного построения зависит не только от величин реактивных компонентов (L1 и C4), но и от приведенного активного сопротивления лампы. Формула выглядит следующим образом:

178x51  1 KB

Подробнее о резонансном контуре с последовательной и параллельной нагрузкой можно почитать в WikipediA. Хочется отметить важный момент – при уменьшении номинала сопротивления нагрузки происходит снижение резонансной частоты системы.

Подобное построение схемы будет обеспечивать работоспособность лампы, но ни о какой стабилизации не может быть и речи – устройство всегда будет стараться работать на резонансной частоте с максимальной отдачей. Это чересчур плохо, автоматическую регулировку вводить надо, но как? Ставить датчик тока, формировать опорное напряжение и обрабатывать усилителем ошибки? Еще немного и до полного ШИМ-преобразователя можно дойти. Это будет здорово, только глупо – давно уже разработаны микросхемы преобразователей люминесцентных ламп, дублировать их на транзисторах – задача идиотская. Как выйти из ситуации?

Усложнение схемы приведет к ее нецелесообразности, и это при том, что такое построение «почти устраивает». И решение было найдено (причем очень давно), его успешно применяют в устройствах со схожим принципом действия. Идея состоит в том, что управляющий трансформатор изготавливают не с обычным сердечником из магнитомягкого материала (феррита), а используют материал с прямоугольной петлей гистерезиса перемагничивания.

250x277  15 KB

Дабы не наводить тень на плетень сразу перейдем к следствию замены обычного ферромагнитного материала на «особенный». Критерием переключения служит энергия (которая вызывает напряженность магнитного поля в магнитопроводе). Как только энергия превышает порог, за этим сразу следует переключение. Для данной схемы мерой накопления является количество витков первичной обмотки трансформатора и ток через нее. Данные характеристики являются ограничивающим фактором, регулирующим частоту импульсов для поддержания неизменного тока лампы.

Косвенно, на применение специального материала магнитопровода указывает соотношение числа витков – для нормальной работы «токового трансформатора» ток управления транзисторами должен быть примерно в десять раз меньше выходного тока, нельзя же загонять транзисторы в глубокое насыщение. В данном случае первичная обмотка состоит из восьми витков, а «вторичные» из трех, что означает коэффициент трансформации 2.7 и явно меньше озвученной ранее цифры. Подстройка характеристик преобразователя осуществляется не только количеством витков, но и номиналами резисторов в базах и эмиттерах транзисторов.

По счастью, нам не придется рассчитывать или оптимизировать блок преобразователя, поэтому весь этот «дремучий лес» я с радостью пропускаю. Отметим главное – схема как-то работает, и влезать в нее точно не стоит, это конструкция «сама в себе» и простой модернизации не приемлет.

Ладно, с преобразователем немного разобрались, но этот автогенератор может работать только в том случае, если он «уже» генерирует. Если импульсов нет, то нет тока через управляющий трансформатор и, как следствие, нет сигналов на открывание транзисторов, система «спит». Чтобы ее разбудить, применяется схема запуска, которая генерирует одиночный импульс для открывания нижнего транзистора (Q2), что вызывает запуск автогенератора.

Вернемся к первоначальной схеме. Блок запуска выделен синим прямоугольником, он состоит из резисторов R1 и R2, диодов D1 и D2, конденсатора С2. На этих элементах собран релаксационный генератор, работает он следующим образом: конденсатор С2 заряжается небольшим током через резистор R1 до напряжения пробоя динистора D2, обычно это около 30 вольт. При открывании D2 конденсатор С2 разряжается через базу транзистора Q2, что создает импульс запуска преобразователя КЛЛ. Через очень небольшое время напряжение на конденсаторе уменьшается до величины, при котором динистор выключается и далее цикл повторяется – напряжение на конденсаторе снова будет медленно расти до включения динистора.

Запускающий импульс есть, зачем же нужен диод D1? Дело в том, что релаксационный генератор будет генерировать свои импульсы постоянно. Они хоть и редки, но могут совпасть с моментом открытого состояния верхнего транзистора, что приведет к дополнительному открыванию и нижнего транзистора. В результате возникнет импульс тока большой величины через оба открытых ключа, подобный казус может закончиться только одним – сгоранием схемы. Таким образом, после выхода преобразователя в режим коммутации схему запуска надо блокировать от повторных попыток генерации, что и выполняется с помощью диода D1 – он разряжает конденсатор С2 в те моменты, когда транзистор Q2 открыт.

Остался резистор R2, и смысл его использования заключается в том, что он задает ненулевое напряжение на коллекторе транзистора Q2 (а точнее, на конденсаторе С3). Ну, сами посудите, какой смысл подавать запускающий импульс в базу нижнего транзистора, если на коллекторе нулевое напряжение и его включение никоим образом не скажется на состоянии других элементов. Резистор R2 гарантирует, что перед запуском напряжение на коллекторе «будет», в этом его смысл.

К слову, обычно подобных «фиксирующих» резисторов ставят не один, а два: первый – как изображено на схеме, второй – от коллектора Q2 на цепь «-» источника питания. Для полумостовой схемы вреден очень большой начальный импульс и применение пары резисторов позволяет снизить амплитуду в два раза. Впрочем, это мелочи.

Следующий элемент, на котором хочется остановить ваше внимание – узел сопряжения с лампой. Он состоит из конденсаторов С3 и С4, резистора R7 и самой лампы. Забудем на время о PTC, конденсаторе С3 и рассмотрим упрощенную схему блока лампы.

Под «V1» здесь понимается напряжение прямоугольной формы (меандр), которое создает узел преобразователя.

Для начала определимся с простым вопросом – что такое лампа? Это герметичная емкость с небольшим количеством ртути и заполненная инертным газом. По двум краям лампы установлены два катода прямого нагрева. К слову, его подогрев не обязательная функция, существуют разновидности люминесцентных ламп с «холодным» катодом (CCFL). После возникновения разряда между катодами возникает ток, который течет по спирали нити независимо от того, подано ли напряжение на выводы накала. Это значит, что даже при закороченных выводах накала его нить будет горячей. Впрочем, вопросы работы катода пока можно опустить, важны лишь два момента, касающиеся установившегося режима работы:

  • Накал всегда горячий, даже если его выводы закорочены.
  • Ток лампы течет через нить накала.
С самим накалом пока закончим и обратим взор на баллон лампы. Обычно он выполнен в виде тонкой трубки, завитой причудливым образом («U» или «спираль»). В ее недрах образуется разряд, который и вызывает столь ценное нам свечение. Для получения разряда между катодами требуется приложить высокое напряжение, что вызовет пробой с последующим переходом в тлеющий разряд. Этот режим характеризуется меньшим напряжением и большим током. Логично предположить, что у лампы два устойчивых состояния – пробой (высокое напряжение, малый ток) и нормальный режим (меньшее напряжение, относительно большой ток).

Пока оставим это здравое предположение под знаком вопроса и продолжим мысль дальше – а что произойдет, если преобразователь станет увеличивать напряжение на лампе? Больше напряжения – больше ток через нее, какие еще варианты? Проведем простую проверку – посмотрим ток через лампу. Я не привожу картинку, ввиду ее явной очевидности – форма тока полностью повторяет форму напряжения, подаваемого на лампу. Что ж, пока все сходится. Но «увы», внимательное чтение документации приносит некоторый диссонанс. В частности, в app. note # 880 (THE L6569: A NEW HIGH VOLTAGE IC DRIVER FOR ELECTRONIC LAMP BALLAST) содержится рисунок 15, который приведен ниже, дабы вы не тратили время на изучение всего документа.

337x249  8 KB

Из этого графика следует, что по мере увеличения тока через лампу напряжение на ней уменьшается. Гм. Диссонанс усиливается. В установившемся режиме на высокой частоте преобразователя форма тока через лампу характеризуется чисто активным видом, без реактивных составляющих, а по долговременному изменению режимов средняя величина тока весьма нелинейна. Уменьшение напряжения при увеличении тока говорит об отрицательном внутреннем сопротивлении лампы, что явно подразумевает ее склонность к самовозбуждению. Впрочем, плазма в лампе уже находится в некотором режиме объемного колебательного процесса – наверняка вы замечали различные плавающие спрайты в ее теле. Весьма досадно, что график на рисунке ограничен столь малым диапазоном, 0.1-0.23 ампера.

Попробую предположить, что при снижении тока тенденция сохранится, но вот вопрос – будет ли она монотонной? Строить собственный преобразователь с регулируемыми характеристиками очень долгая история, можно обойтись обычной КЛЛ с автогенераторным преобразователем, но с одним дополнением — добавить регулятор величины напряжения питания. Электронная схема достаточно адекватно работает от 70 вольт переменного напряжения, что позволяет изменять мощность лампы в несколько раз.

Менять величину переменного напряжения хлопотно, тиристорные регуляторы вообще неприменимы, поэтому я воспользовался устройством плавной подачи напряжения, что длительное время используется у меня в комнате. Первоначально блок плавного управления напряжением замышлялся для снижения стресса включения КЛЛ при отсутствии в них предварительного прогрева и уменьшения неприятных эффектов резкого включения света в ночное время суток. Была снята фаза включения лампы (16 секунд, 452 Кбайт), можете посмотреть. Напряжение повышается довольно быстро, поэтому мне пришлось несколько разрядить кадры.

Уж не знаю, как это покажется вам, а я же наблюдаю несколько «рывков». Если посмотреть яркость в нескольких точках кадра и усреднить, то она будет меняться примерно следующим образом:

350x300  4 KB

В начальный момент времени возникает разряд и начало свечения паров ртути, поэтому интервал до 200 мс не интересен, да и нет там ничего необычного. Но после 230 мс происходит резкое возрастание интенсивности с небольшой стабилизацией, после чего следует второй резкий скачок яркости. Напряжение питания повышается монотонно и довольно линейно, при разработке блока это было проверено, а потому резкое изменение свойств кажется странным. На данном графике наблюдаются два явных «рывка».

Можно было бы свалить все на прогрев ртути и образование паров, вот только включение этой же лампы при номинальном напряжении питания не показывает никаких необычных явлений. Погодите, где-то уже встречалось нечто подобное… В первой части статьи рассматривался случай включения холодной люминесцентной лампы и на графике наблюдалась одна странность, которую я не смог тогда объяснить.

350x400  4 KB

Обратите внимание на середину графика зеленого цвета. Ничего похожего не наблюдаете?

Объяснение этому феномену простое, и я с ним уже сталкивался – у плазмы несколько устойчивых состояний. В древние советские времена у нас разрабатывался малогабаритный карманный телевизор, мне поручили вопрос подсветки. Полных данных о характеристиках той лампы не сохранилось, но примерные цифры я помню – напряжение пробоя 800 вольт, лампа находится в этом режиме до 0.8 мА. При увеличении тока выше этого порога напряжение резко снижается примерно до 200 вольт, это состояние сохраняется до тока 25 мА. При дальнейшем повышении тока напряжение падает до 45 В и в дальнейшем почти не изменяется.

Таким образом, преобразователь подсветки можно было строить на 45 вольт, но с обязательным обеспечением проскакивания состояния «200 В». Или же остаться в режиме горения «200 В», но с риском свалиться в низковольтовый режим. Телевизор питался от батареек НКГЦ-045, а потому избыточной мощности взяться неоткуда, пришлось ограничиться не особо устойчивым, но маломощным вариантом. К слову, пробовали и полноценный вариант, с обратноходовым преобразователем и накоплением энергии в конденсаторах, но конструкция получалась неудобной, да и советские конденсаторы не выдерживали работы при номинальном, но импульсном напряжении. Поставили обычный резонансный автогенератор, сейчас такое решение часто применяют в КЛЛ с питанием от 12 вольт. Впрочем, я отвлекся, извините.

Мораль сей басни такова – у плазмы в колбе есть «устойчивые» состояния, которые она может «занимать». Попробую предположить, что не только «занимать», но и переключаться между ними, коль скоро у нее отрицательное внутреннее сопротивление.

Подведем итог этого раздела – эквивалентное сопротивление лампы в режиме горения можно представить в виде резистора, только номинал этого «резистора» может принимать различные значения, в зависимости от величины тока через него.

Вернемся к схеме электронного балласта. Положим, схема работает, но за счет чего обеспечивается поддержание яркости свечения? Ранее высказывалось предположение, что стабилизирующую функцию выполняет особая конструкция управляющего трансформатора, который меняет длительность открытого состояния транзисторов, то есть рабочую частоту. Вот только преобразователь формирует прямоугольное напряжение (если говорить точнее — трапецеидальное), а на лампу приходит напряжение синусоидальной формы.

Дело в том, что между лампой и преобразователем стоит резонансный контур, образуемый последовательным дросселем и параллельным конденсатором. Эти элементы «поглощают» энергию преобразователя и формируют синусоидальное напряжение в нагрузке (то есть лампе), отдавая энергию в нее. Поэтому форма «возбуждающего» напряжения не важна, на выходе всегда будет «синус». Впрочем, небольшие искажения формы все равно присутствуют, добротность контура не слишком высока.

Возьмем некоторые «усредненные» параметры реактивных элементов для тестируемых ламп мощностью 15-25 Вт и сделаем симуляцию. При этом эквивалентное сопротивление лампы составит величину порядка 1 КОм, что позволит использовать ряд резисторов нагрузки и 1-2-4-8 КОм как характеристику работы системы в разных режимах горения.

412x514  6 KB

Верхний рисунок показывает напряжение на лампе, нижний – ток через резонансный конденсатор.

Симулятор показывает результаты, сопоставимые с теоретическими выкладками – по мере снижения номинала резистора нагрузки также снижается резонансная частота, уменьшается напряжение, да и «резонансный» подъем становится меньше по величине (снижается добротность контура). Если очень утрировать, то случай с небольшой нагрузкой (8 КОм, красный график) можно приравнять к начальной фазе включения лампы, ей характерно высокое напряжение. Однако обратите внимание на ток через резонансный конденсатор (нижний рисунок). Если нагрузка нормальная (1-2 КОм, салатовый-синий графики), то ток через него относительно небольшой. Я не стал отмечать ток через сопротивление нагрузки, дабы не захламлять диаграмму. Для этих двух случаев ток через конденсатор меньше, чем через нагрузочное сопротивление. Если же номинал сопротивления повышать, то через конденсатор начинает протекать большой ток. А если учесть, что при этом на том же конденсаторе сильно возрастает напряжение, то реактивная мощность окажется просто огромной.

По симуляции выходит 0.92 ампера и 1.1 кВ, или 1 кВ*А. Термин «Вт» в данном случае не применим, мощность реактивная, а потому отмечается как «В*А». Понятно, что реальный преобразователь в КЛЛ не способен выработать такую мощность, даже на короткое время, но стрессовые условия функционирования обеспечены. Такой случай (небольшая нагрузка) возникает в момент включения лампы, поэтому неудивительно, что электроника так «любит» взрываться именно в момент включения. В решениях с использованием микросхем этот стрессовое состояние смягчают управлением частоты, не позволяя выставить рабочую частоту строго на порог резонанса (режим «разогрева»), что увеличивает срок службы всего устройства.

И здесь отметим крайне важный момент – если на лампе высокое напряжение (в момент возникновения разряда), то это означает крайне большую реактивную мощность, протекающую через резонансный конденсатор. Понятное дело, что та же мощность циркулирует и в резонансном дросселе, но они не «мрут как мухи» в КЛЛ, что столь «свойственно» резонансным конденсаторам.

Ранее рассматривался хоть и упрощенный, но достаточно функциональный вариант электронного балласта. Однако существует и еще более «дешевый» вариант исполнения той же схемы. Основные узлы остаются прежними, «упрощению» подвергается узел запуска. Если в первом варианте за запуск отвечал специальный элемент (динистор), стоимость которого… я не знаю точно, сколько стоит одна спичка? Но когда следует указание «экономить любой ценой!», то мы, покупатели, пожинаем плоды творчества «этих товарищей». Схема подобного исполнения выглядит примерно так:

На первый взгляд, схема стала несколько проще, убрались компоненты из центральной части.

Вся схема представляет собой усилитель с положительной обратной связью выход-вход, а потому генерировать он просто обязан, проблема заключается лишь в запуске. В ранее рассмотренном варианте схемы за этот момент отвечал узел на динисторе, здесь же он отсутствует. Для запуска используется перевод транзисторов из ключевого в слаботочный линейный режим работы. А именно, получается «как бы» обычный усилитель, который не может не возбудится. Для перевода транзисторов в усилительный режим необходимо обеспечить хотя бы небольшой ток коллектора в состоянии покоя, что осуществляется установкой резистора R1 между коллектором и базой транзистора Q2.

На рисунке представлен «упрощенный» вариант схемы с автозапуском, но существует и более «полный» вариант с переводом обоих транзисторов в усилительный режим. Впрочем, у него есть недостаток – приходится устанавливать большее количество деталей, а потому встречается реже. Коль скоро верхний транзистор (Q1) не проводит ток в состоянии покоя, то в схему требуется добавить резистор для создания такого тока. В данной реализации эту функцию выполняет резистор R2.

Если сравнивать первый и второй вариант исполнения балласта, то можно отметить, что:

  • Силовые компоненты одинаковые, различие проявляется только в момент запуска.
  • Вариант с динистором характеризуется четким порогом напряжения включения преобразователя.
  • Вариант с автозапуском не получил никаких четких границ и, потенциально, может никогда не включиться. Возможны проблемы с запуском при низких или высоких температурах, старении компонентов электронного балласта. Этот способ менее надежен – электролитические конденсаторы обладают явной тенденцией «высыхать» при высокой температуре.

Короче говоря, второй вариант явно хуже. И, что интересно, не обязательно дешевле – динистор заменяется электролитическим конденсатором, и кто из них меньше стоит?

Схемы с автозапуском отмечены в продукции торговой марки «GamBiT», поэтому я рассказал о существовании подобного схемного решения, а так… неприятно. Как разработчик аппаратуры, я крайне негативно отношусь к автогенераторным «штучкам» – они или работают или не работают, «и все». А автогенератор с автозапуском – это уже предел. К слову, подобное схемное решение уже применялось серийно, вспомните компьютерные блоки питания АТ (не путайте с ATX!). В них для запуска оба транзистора в полумосте переводились в слабый активный режим, что облегчало возникновение генерации. Одно «но», после запуска подавалось напряжение на микросхему управления, и она перехватывала контроль за коммутацией транзисторов. Здесь же чистый автогенератор. Что ж, бюджетнейшее решение, дальше некуда. И, конечно же, в ущерб качеству.

СХЕМА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

СХЕМА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

     Энергосберегающие лампы с цоколем, аналогичным обычной лампе накаливания, успели стать довольно популярными. Но несмотря на рекламные характеристики долговечности, выходы из строя этих ламп происходят часто. Разборка корпуса КЛЛ проводится с помощью плоской отвертки, которой проводят постепенно отжимая защелки по периметру. В цоколе лампы установлена плата электронного блока, которая соединена проводами с баллоном лампы с одной стороны и двумя проводами с цоколем с дрогой стороны. 

ПЛАТА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ
     Прежде всего при ремонте необходимо проверить целостность нитей лампы, сопротивление нитей должно быть 10-15 Ом. Ещё одной типичиной неисправностью является выход из строя транзисторов генератора ИП. Если наблюдается мерцание лампы, скорее всего имеется пробой высоковольтного конденсатора, включенного между нитями накала лампы.

СХЕМА КЛЛ

СХЕМА ЛЮМИНИСЦЕНТНОЙ ЛАМПЫ

     Здесь приводится сборник схем энергосберегающих ламп различных моделей и производителей. В принципе все эти схемы не сильно отличаются друг от друга и подходят к абсолютному большинству энергосберегающих ламп. 

СХЕМА ЛАМПЫ PHILIPS

     В архиве представлен сборник схем энергосберегающих ламп таких моделей:

  • — Схема энергосберегающей лампы LUXAR;
  • — Схема энергосберегающей лампы Bigluz;
  • — Схема энергосберегающей лампы Luxtek;
  • — Схема энергосберегающей лампы BrownieX;
  • — Схема энергосберегающей лампы Isotronic;
  • — Схема энергосберегающей лампы Polaris;
  • — Схема энергосберегающей лампы Maway;
  • — Схема энергосберегающей лампы Philips.

     Если причиной выхода из строя лампы является перегорание нитей подогрева стеклянной колбы, такую люминецентную лампу можно питать постоянным током, а рабочий преобразователь стоит использовать для питания обычных длинных ламп дневного света. Если причиной отказа энергосберегающей лампы является именно плата – с помощью данных схем починить её будет не проблема. Ну а когда от лампы остался только корпус с патроном — остаётся лишь переделать её в светодиодную.

     ФОРУМ по энергосберегающим люминесцентным лампам.

   Бытовая техника

Ремонт энергосберегающей лампы Sylvania своими руками

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

В одной из своих статей я рассказывал Вам, что для внутреннего освещения распределительных устройств (РУ) подстанций в основном мы применяем трубчатые и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ).

Про их преимущества и недостатки читайте здесь.

В этой статье я расскажу Вам, как произвести ремонт компактной люминесцентной лампы Sylvania Mini-Lynx Economy мощностью 20 (Вт) производства Китай.

Данная лампа проработала на подстанции около 1,5 лет. Если режим ее работы перевести в часы, то получится в среднем около 2000 часов, вместо 6000 часов, заявленных производителем.

Идея с ремонтом люминесцентных ламп возникла тогда, когда мне на глаза попалась очередная коробка со сгоревшими лампами, которые планировали утилизировать. Подстанций много, объем ламп большой, соответственно, и сгоревшие лампы регулярно накапливаются.

Напомню Вам, что в люминесцентных лампах содержится ртуть, поэтому выбрасывать их с бытовым мусором не допустимо.

И вот я решил, по мере свободного времени, попытаться отремонтировать вышедшие из строя лампы, а заодно и поделиться с Вами информацией по их ремонту. Данную статью Вы можете использовать в своих интересах, ведь цены на КЛЛ лампы в настоящее время все еще относительно высокие, а значит и их ремонт все еще актуален.

Для начала приведу основные характеристики ремонтируемой лампы Sylvania Mini-Lynx Economy:

  • мощность 20 (Вт)
  • цоколь Е27
  • напряжение сети 220-240 (В)
  • тип лампы — 3U
  • световой поток 1100 (Лм)

 

Ремонт энергосберегающей лампы своими руками

С помощью плоской отвертки с широким жалом нужно аккуратно отстегнуть защелки корпуса в местах соединения двух его половинок. Для этого вставляем отвертку в паз и поворачиваем ее в ту или иную сторону, чтобы отщелкнуть первую защелку.

Как только первая защелка откроется, продолжаем вскрывать остальные по периметру корпуса.

Будьте аккуратны, иначе при разборке можно сколоть корпус лампы или, не дай Бог, разбить саму колбу, тогда придется проводить димеркуризацию помещения из-за наличия в колбе паров ртути.

Компактная люминесцентная лампа состоит из трех частей:

  • 3 U-образные дуговые колбы
  • электронная плата (ЭПРА)
  • цоколь Е27

Круглая печатная плата — это и есть плата электронного пускорегулирующего устройства (ЭПРА), или другими словами электронный баласт. Рабочая частота ЭПРА составляет от 10 до 60 (кГц). В связи с этим устраняется стробоскопический эффект «моргания» (значительно уменьшается коэффициент пульсаций ламп), который присутствует у люминесцентных ламп, собранных на электромагнитных ПРА (на основе дросселя и стартера) и работающих на частоте сети 50 (Гц).

Кстати, скоро мне принесут попользоваться прибор для измерения коэффициента пульсаций. Произведем замер и сравним коэффициенты пульсаций у лампы накаливания, у люминесцентной лампы с ЭПРА и с ЭмПРА, и у светодиодной лампы.

Подписывайтесь на новости сайта, чтобы не пропустить новые статьи.

Питающие провода от цоколя очень короткие, поэтому не дергайте резко, а то можно их оторвать.

В первую очередь нужно проверить целостность нитей накаливания. В данной энергосберегающей лампе их две. Они обозначены на плате, как А1-А2 и В1-В2. Их выводы намотаны на проволочные штыри в несколько витков без применения пайки.

С помощью мультиметра проверим сопротивление каждой нити.

Кто забыл, читайте подробное руководство о том, как пользоваться мультиметром (часть 1, часть 2 и часть 3).

Нить А1-А2.

Нить накала А1-А2 имеет обрыв.

Нить В1-В2.

Вторая нить В1-В2 имеет сопротивление 9 (Ом).

В принципе, перегоревшую нить можно определить визуально по затемненным участкам стекла на колбе. Но все равно без измерения сопротивления не обойтись.

Сгоревшую нить накаливания А1-А2 можно зашунтировать резистором с номиналом, аналогичным исправной нити, т.е. порядка 9-10 (Ом). Я установлю резистор сопротивлением 10 (Ом) мощностью 1 (Вт). Этого вполне хватит.

Впаиваю резистор с обратной стороны платы на выводы А1-А2. Вот, что получилось.

Между резистором и платой нужно установить прокладку (на фото ее пока нет). Теперь нужно проверить лампу на работоспособность.

Лампа горит. Теперь можно собрать корпус и продолжать ее эксплуатировать.

При таком ремонте запуск люминесцентной лампы будет происходить с некоторым мерцанием (порядка 2-3 секунд) — подтверждение тому смотрите в видео.

 

Неисправности, встречающиеся при ремонте ламп

Если нити накаливания в лампе исправны, то можно переходить к поиску неисправностей в электронной плате (ЭПРА). Визуально оцениваем ее состояние на наличие механических повреждений, сколов, трещин, сгоревших элементов и т.п. Также не забываем проверить качество пайки — это же китайское изделие.

В моем примере на вид плата чистая, трещин, сколов и сгоревших элементов не наблюдается.

Вот наиболее распространенная схема ЭПРА, которая используется в большинстве компактных люминесцентных лампах (КЛЛ). У каждого производителя есть свои небольшие отличия (разброс параметров элементов схемы в зависимости от мощности лампы), но общий принцип схемы остается тот же.

Выйти из строя могут следующие элементы платы:

  • ограничительный резистор
  • диодный мост
  • сглаживающий конденсатор
  • транзисторы, резисторы и диоды
  • высоковольтный конденсатор
  • динистор

А теперь поговорим о каждом элементе подробнее.

1. Ограничительный резистор

В схеме указан предохранитель FU, но зачастую он просто отсутствует, как в моем примере.

Его роль выполняет входной ограничительный резистор. При возникновении какой-либо неисправности в лампе (ток короткого или перегруз) ток в цепи растет и резистор сгорает, тем самым разрывая цепь питания. Резистор усажен в термоусадочной трубке. Один его вывод соединен с резьбовым контактом цоколя, а второй — с платой.

Я решил проверить этот резистор — он оказался целым, а значит можно сделать вывод, что короткого замыкания в цепи не было — произошел просто обрыв нити А1-А2. Сопротивление резистора составляет 6,3 (Ом).

Если у Вас резистор «не звонится», то в любом случае нужно искать причины по которым он сгорел (см. далее по тексту). При сгоревшем резисторе лампа гореть не будет.

2. Диодный мост

Диодный мост VD1-VD4 служит для выпрямления сетевого напряжения 220 (В). Выполнен он на 4 диодах марки 1N4007 HWD.

Если диоды «пробиты», то соответственно, производим их замену. При пробое диодов ограничительный резистор, как правило, тоже сгорает, а лампа перестает гореть.

3. Сглаживающий конденсатор

Электролитический конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.  Очень часто выходит из строя (теряет емкость и вздувается), особенно в китайских лампах, поэтому не лишним будет его проверить. При его неисправности лампа плохо включается и гудит.

На фотографии он зеленого цвета. Имеет емкость 4,7 (мкФ) напряжением 400 (В).

Кстати, это тот самый конденсатор, от которого мигает лампа, подключенная через выключатель с подсветкой.

4. Транзисторы, резисторы и диоды

На двух транзисторах VT3 и VT4 собран высокочастотный генератор (импульсный преобразователь). В качестве транзисторов применяются высоковольтные кремниевые транзисторы серий MJE13003 и MJE13001. Для моей 20-Ваттной лампы установлено два транзистора серии MJE13003 ТО-126.

Чтобы проверить транзисторы, их нужно выпаивать из схемы, т.к. между их переходами подключены диоды, резисторы и низкоомные обмотки тороидального трансформатора, что ложно отразится при измерении мультиметром. Зачастую выходят из строя резисторы R3 и R4 в цепи базы транзисторов — их номинал около 20-22 (Ом).

5. Высоковольтный конденсатор

Если лампа сильно мерцает или светится в районе электродов, то скорее всего причиной тому является пробой высоковольтного конденсатора C5, подключенного между нитями накала. Этот конденсатор создает высоковольтный импульс для появления разряда в колбе. И если он пробит, то лампа не загорится, а в районе электродов будет наблюдаться свечение из-за разогрева спиралей (нитей накаливания). Кстати, это одна из распространенных неисправностей.

В моей лампе установлен конденсатор B472J 1200 (В). Если он вышел из строя, то его можно заменить на конденсатор с более высоким напряжением, например, 3,9 (нФ) 2000 (В).

6. Динистор

Динистор VS1 (по схеме DB3) выглядит как миниатюрный диод.

При достижении между анодом и катодом напряжения около 30 (В) он открывается. С помощью мультиметра проверить динистор не возможно, только лишь его целостность — он не должен «звониться» ни в одном направлении.  Из строя выходит гораздо реже, нежели предыдущие элементы. У маломощных ламп динистор обычно отсутствует.

7.  Тороидальный трансформатор

Тороидальный трансформатор Т1 имеет кольцевой магнитопровод, на котором намотаны 3 обмотки. Количество витков каждой обмотки находится в пределах от 2 до 10. Практически не выходит из строя.

Хотел бы отметить то, что лампа Sylvania имеет холодный запуск, т.к. у нее в схеме отсутствует позистор РТС (терморезистор с положительным коэффициентом).

Это значит, что при включении лампы ток подается на холодные нити накала (спирали), что отрицательно сказывается на их сроке службы, т.к. они предварительно не прогреваются и при холодном запуске перегорают от скачка тока (аналогично, как у ламп накаливания). А у нас ведь как раз сгорела одна из нитей накала (А1-А2) и это является хорошим тому подтверждением.

При установленном позисторе РТС, ток последовательно проходит через позистор РТС и нити накала, тем самым плавно их разогревая. Затем сопротивление позистора РТС увеличивается, переставая шунтировать лампу, что приводит к резонансу напряжений на конденсаторе С5 и электродах лампы. Высокое напряжение пробивает газ в колбе и лампа зажигается. Это и называется горячим запуском лампы, что положительно сказывается на сроке службы нитей накала.

Почему же выходят из строя электронные компоненты платы?

Причин на самом деле может быть несколько: использование бракованных элементов, низкое качество изготовления, неправильная эксплуатация (частые включения, пониженная или повышенная температура). Как видите, среди вышедших из строя ламп имеются, как китайские производители, так и известные брендовые, типа Osram и Philips. Тут, уж, кому как повезет.

Если у Вас сгорели сразу две нити накала, а электронная плата ЭПРА осталась исправной, то ее можно использовать для питания обычной трубчатой люминесцентной лампы, тем самым избавившись от схемы дросселя со стартером, и уменьшив ее коэффициент пульсаций.

P.S. Уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика», у кого из Вас имеется опыт по ремонту энергосберегающих ламп, то буду рад, если поделитесь в комментариях своими наблюдениями. Спасибо за внимание.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *