Схема энергосберегающей лампы

На сегодняшний день ассортимент энергосберегающих светильников очень большой. Но лишь лампа дневного света отличается своей удивительной практичностью и экономностью в потреблении электроэнергии. Ремонт энергосберегающих ламп своими руками возможен, если разобраться в принципе её работы.

Работа осветительного устройства

Люминесцентный светильник (ЛС) – это газоразрядный источник света, в котором, благодаря взаимодействию нитей накаливания и ртути образуется электрический разряд, создающий ультрафиолетовое свечение, которое с помощью люминофора преобразуется в видимый свет. Стоит отметить, что ток, который проходит по нитям, равномерно распределяется по контурам лампы, способствуя шунтированию, уменьшая накал, поэтому данные устройства не нагреваются, что является одним из преимуществ.
Существуют следующие виды люминесцентных осветительных устройств:
1.

Стартер, аналогично тому, который используют для автомобилей, играет роль пускового механизма. Он нужен, чтобы лампа начала работать. Зачастую, напряжение в момент зажигания значительно выше, чем в сети, поэтому необходим стабилизатор. Также, стартером замыкается и размыкается электронная цепь сети лампы.

Дроссель играет роль трансформатора и способен стабилизировать работу светильника. Он предохраняет люминесцентною лампу от перепадов напряжения и перегревов.
Данный вид характерен и неудобен тем, что при запуске они начинают мигать (данный эффект даёт стартер, он пропускает ток и постепенно разжаривает нити накаливания) первые 2-3 секунды бьют по глазам резкими вспышками света, а потом разжигаются и горят нормально.
2.

3. Энергосберегающие лампы.
Не редко обычные ЛС путают с энергосберегающими, а это не совсем так. Конечно, если сравнивать с лампами накаливания, то любая люминесцентная в разы превосходит их по сроку службы. Но если выбирать между разновидностями ЛС, то среди них есть лидеры продаж – энергосберегающие модели.

Отличительной особенностью этих светильников является их форма, диаметр трубки и пониженное содержание ртути.

Схема энергосберегающих ламп

В зависимости от того, какая именно ЛС, существуют разные виды схем. Рассмотрим распространённую из них для энергосберегающих ламп, чтобы разобраться с её внутренними составляющими.

Рассмотрев рисунок, видно что цепи питания включают: L2 (помехозащищающий дроссель), F1 (предохранитель), четырёх диодных мостов 1N4007 и C4 (фильтрующий конденсатор). В свою очередь схема запуска включает следующие элементы: динистора, R6, D1 и C2, в этой же схеме D2, D3, R1 и R3 являются защитой сети. В некоторых лампах эти диоды не установлены.
Как только светильник включают, динистор, R6 и C2 пускают импульс, который подаётся на транзистор Q2, что позволяет его открыть.
сле этого, диод D1 блокирует эту часть. Далее транзисторы возбуждают TR1 (трансформатор), и таким образом на нити поступает напряжение. Трубка на резонансной частоте загорается и в этот момент напряжение на С3 (конденсаторе) достигает порядка 700 В. После того, как газ ионизируется, С3 (конденсатор) практически шунтируется.
Рассмотрев данную схему, можно разобраться с принципом работы ЛС и его составляющими.

Типичные поломки

Существуют два варианта, при которых лампа ломается:

• Повреждений внутренних составляющих светильника;
• Естественное старение. При выходе лампы из строя необходимо утилизировать ее через специальные пункты приема ртутных ламп.

Ремонт энергосберегающих ламп своими руками возможен, однако многие не рискуют проводить его, предпочитая попросту заменить сломавшееся оборудование. В то же время ремонтировать подобные светильники достаточно легко, главное – определиться с источником проблемы. Рассмотрим наиболее частые поломки.

Советы перед началом ремонта

Совет 1. Перед тем как приступить к осмотру светильника на наличие дефектов и поломок следует подготовить для себя рабочее место и взять инструменты: набор отвёрток, изолента, кусачки, мультиметр (тестер), он измеряет напряжение, тока и сопротивление, а некоторые виды проверяют и конденсаторы, диоды и транзисторы.
нный прибор позволяет проверить дроссель, стартер и непосредственно саму колбу лампы. В большинстве случаев причина кроется в этих элементах, однако возможен вариант с перегоранием вольфрамовой нити накалывания, но это бывает реже. Если таких инструментов нет, то их легко можно купить в любом строительном магазине.

Совет 2. Следует изучить модель лампы и разобраться в её структуре, так как из-за неосведомлённости в этом вопросе можно не вскрыть светильник, а попросту сломать его. На цоколе каждого ЛС указан производитель и модель, поэтому можно легко узнать эту информацию.

Совет 3. Обязательно придерживаться техники безопасности, так как ЛС имеет незначительное количество ртути. Поэтому всё следует делать предельно осторожно.

Отремонтировать балансника своими руками

electry.ru

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.

zametkielectrika.ru

Достоинства импульсных блоков питания

В последние годы наметилась явная тенденция к уходу от классических трансформаторных блоков питания к импульсным. Это связано, в первую очередь, с большими недостатками трансформаторных блоков питания, таких как большая масса, малая перегрузочная способность, малый КПД.

Устранение этих недостатков в импульсных блоках питания, а также развитие элементной базы позволило широко использовать эти узлы питания для устройств с мощностью от единиц ватт до многих киловатт.

Схема блока питания

Принцип работы импульсного блока питания в энергосберегающей лампе точно такой же, как в любом другом устройстве, например, в компьютере или телевизоре.

В общих чертах работу импульсного блока питания можно описать следующим образом:

• Переменный сетевой ток преобразуется в постоянный без изменения его напряжения, т.е. 220 В.
• Широтно-импульсный преобразователь на транзисторах превращает постоянное напряжение в прямоугольные импульсы, с частотой от 20 до 40 кГц (в зависимости от модели лампы).
• Это напряжение через дроссель подается на светильник.

Рассмотрим схему и порядок работы импульсного блока питания лампы (рисунок ниже) более подробно.

Сетевое напряжение поступает на мостовой выпрямитель(VD1-VD4) через ограничительный резистор R₀ небольшого сопротивления, далее выпрямленное напряжение сглаживается на фильтрующем высоковольтном конденсаторе (С₀), и через сглаживающий фильтр (L0) подается на транзисторный преобразователь.

Запуск транзисторного преобразователя происходит в тот момент, когда напряжение на конденсаторе С1 превысит порог открытия динистора VD2. Это запустит в работу генератор на транзисторах VT1 и VT2, благодаря чему возникает автогенерация на частоте около 20 кГц.

Другие элементы схемы, такие как R2, C8 и C11, играют вспомогательную роль, облегчая запуск генератора. Резисторы R7 и R8 увеличивают скорость закрытия транзисторов.

А резисторы R5 и R6 служат как ограничительные в цепях баз транзисторов, R3 и R4 предохраняют их от насыщения, а в случае пробоя играют роль предохранителей.

Диоды VD7, VD6 – защитные, хотя во многих транзисторах, предназначенных для работы в подобных устройствах, такие диоды встроены.

TV1 – трансформатор, с его обмоток TV1-1 и TV1-2, напряжение обратной связи с выхода генератора подается в базовые цепи транзисторов, создавая тем самым условия для работы генератора.

На рисунке выше красным цветом выделены детали, подлежащие удалению при переделке блока, точки А–А` нужно соединить перемычкой.

Переделка блока

Перед тем как приступить к переделке блока питания, следует определиться с тем, какую мощность тока необходимо иметь на выходе, от этого будет зависеть глубина модернизации. Так, если требуется мощность 20-30 Вт, то переделка будет минимальной и не потребует большого вмешательства в существующую схему. Если необходимо получить мощность 50 и более ватт, то модернизация потребуется более основательная.

Определяем мощность

Мощность можно вычислить по формуле:

P=I*U, где

Р – мощность, Вт;

I – сила тока, А;

U – напряжение, В.

Например, возьмем блок питания со следующими параметрами: напряжение – 12 В, сила тока – 2 А, тогда мощность будет:

Р=2*12=24 Вт

С учетом перегрузки можно принять 24-26 Вт, так что для изготовления такого блока потребуется минимальное вмешательство в схему энергосберегающей лампы мощностью 25 Вт.

Новые детали

Добавляемые детали выделены красным цветом, это:

• диодный мост VD14-VD17;
• два конденсатора С₉, С₁₀;
• дополнительная обмотка, размещенная на балластном дросселе L5, количество витков подбирается опытным путем.

Чтобы определить необходимое количество витков в добавляемой обмотке, следует проделать следующие действия:

1. на дроссель наматывают временную обмотку, примерно 10 витков любого провода;
2. соединяют с нагрузочным сопротивлением, мощностью не менее 30 Вт и сопротивлением примерно 5-6 Ом;
3. включают в сеть, замеряют напряжение на нагрузочном сопротивлении;
4. полученное значение делят на количество витков, узнают, сколько вольт приходится на 1 виток;
5. вычисляют необходимое число витков для постоянной обмотки.

Более детальный расчет приведен ниже.

После этого легко вычислить необходимое число витков. Для этого напряжение, которое планируется получить от этого блока, делят на напряжение одного витка, получается количество витков, к полученному результату добавляют про запас примерно 5-10%.

W=U_вых/U_вит, где

W – количество витков;

U_вых – требуемое выходное напряжение блока питания;

U_вит – напряжение на один виток.

Мощность в таком блоке ограничена габаритной мощностью используемого трансформатора и допустимым током транзисторов.

Блок питания повышенной мощности

Для этого потребуется более сложная модернизация:

• дополнительный трансформатор на ферритовом кольце;
• замена транзисторов;
• установка транзисторов на радиаторы;
• увеличение емкости некоторых конденсаторов.

В результате такой модернизации получают блок питания мощностью до 100 Вт, при выходном напряжении 12 В. Он способен обеспечить ток 8-9 ампер. Этого достаточно для питания, например, шуруповерта средней мощности.

Схема модернизированного блока питания приведена на рисунке ниже.

Как видно на схеме, резистор R₀ заменен на более мощный (3-ваттный), его сопротивление уменьшено до 5 Ом. Его можно заменить на два 2-ваттных по 10 Ом, соединив их параллельно. Далее, С₀ – его емкость увеличена до 100 мкф, с рабочим напряжением 350 В. Если нежелательно увеличивать габариты блока питания, то можно подыскать миниатюрный конденсатор такой емкости, в частности, его можно взять из фотоаппарата-мыльницы.

Для обеспечения надежной работы блока полезно несколько уменьшить номиналы резисторов R₅ и R₆, до 18–15 Ом, а также увеличить мощность резисторов R₇, R₈ и R₃, R₄. Если частота генерации окажется невысокой, то следует увеличить номиналы конденсаторов C­₃ и C₄ – 68n.

Импульсный трансформатор

Самым сложным может оказаться изготовление трансформатора. Для этой цели в импульсных блоках чаще всего используют ферритовые кольца соответствующих размеров и магнитной проницаемости.

Расчет таких трансформаторов довольно сложен, но в интернете есть много программ, с помощью которых это очень легко сделать, например, «Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT».

Расчет, проведенный с помощью этой программы, дал следующие результаты:

Для сердечника используется ферритовое кольцо, его внешний диаметр – 40, внутренний – 22, а толщина – 20 мм. Первичная обмотка проводом ПЭЛ – 0,85 мм² имеет 63 витка, а две вторичных тем же проводом – 12.

Зато такие трансформаторы легко прощают значительные ошибки при расчете количества витков, до 30%.

Транзисторы

Так как эта схема изначально рассчитывалась для работы с лампой мощностью 20 Вт, то установлены транзисторы 13003. На рисунке ниже позиция (1) – транзисторы средней мощности, их следует заменить на более мощные, например, 13007, как на позиции (2). Возможно, их придется установить на металлическую пластину (радиатор), площадью около 30 см².

Испытание

Пробное включение стоит проводить с соблюдением некоторых мер предосторожности, чтобы не вывести из строя блок питания:

1. Первое пробное включение производить через лампу накаливания 100 Вт, чтобы ограничить ток на блок питания.
2. К выходу обязательно подключить нагрузочный резистор 3-4 Ома, мощностью 50-60 Вт.
3. Если все прошло штатно, дать поработать 5-10 мин., отключить и проверить степень нагрева трансформатора, транзисторов и диодов выпрямителя.

Если в процессе замены деталей не были допущены ошибки, блок питания должен заработать без проблем.

Если пробное включение показало работоспособность блока, остается испытать его в режиме полной нагрузки. Для этого сопротивление нагрузочного резистора уменьшить до 1,2-2 Ом и включить его в сеть напрямую без лампочки на 1-2 минуты. После чего отключить и проверить температуру транзисторов: если она превышает 60⁰С, то их придется установить на радиаторы.

В качестве радиатора можно использовать как заводской радиатор, что будет наиболее верным решением, так и алюминиевую пластину, толщиной не менее 4 мм и площадью 30 кв.см. Под транзисторы необходимо подложить слюдяную прокладку, крепить их к радиатору нужно с помощью винтов с изолирующими втулками и шайбами.

elquanta.ru

Другие статьи по теме:

Как подключить диммер к лампочке Расчет количества светодиодных светильников по площади Кварцевая лампа Установить люстру Подключение светодиодной ленты к блоку питания Как сделать ультрафиолетовую лампу в домашних условиях