Принцип работы энергосберегающей лампы. Современные энергосберегающие лампы — принцип работы

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 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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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 , 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.

Энергосберегающие лампы широко применяются в быту и на производстве, со временем они приходят в негодность, а между тем многие из них после несложного ремонта можно восстановить. Если вышел из строя сам светильник, то из электронной «начинки» можно сделать довольно мощный блок питания на любое нужное напряжение.

Как выглядит блок питания из энергосберегающей лампы

В быту часто требуется компактный, но в то же время мощный низковольтный блок питания, сделать такой можно, используя вышедшую из строя энергосберегающую лампу. В лампах чаще всего выходят из строя светильники, а блок питания остается в рабочем состоянии.

Для того чтобы сделать блок питания, необходимо разобраться в принципе работы электроники, содержащейся в энергосберегающей лампе.

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

Схема электронного балласта энергосберегающей лампы

Сетевое напряжение поступает на мостовой выпрямитель(VD1-VD4) через ограничительный резистор R 0 небольшого сопротивления, далее выпрямленное напряжение сглаживается на фильтрующем высоковольтном конденсаторе (С 0), 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.

Следует иметь в виду, что на выходе блока питания будет постоянное напряжение, а не переменное. Получить от такого блока питания переменное напряжение частотой 50 Гц невозможно.

Определяем мощность

Мощность можно вычислить по формуле:

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:

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

Добавление новых деталей в схему

Добавляемые детали выделены красным цветом, это:

диодный мост VD14-VD17;
два конденсатора С 9 , С 10 ;
дополнительная обмотка, размещенная на балластном дросселе L5, количество витков подбирается опытным путем.

Добавляемая обмотка на дроссель играет еще одну немаловажную роль разделительного трансформатора, предохраняя от попадания сетевого напряжения на выход блока питания.

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

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

Более детальный расчет приведен ниже.

Испытательное включение переделанного блока питания

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.

Намотка дополнительной обмотки на штатный дроссель

Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При намотке поверх нее дополнительной обмотки необходимо предусмотреть межобмоточную изоляцию, особенно если наматывается провод типа ПЭЛ, в эмалевой изоляции. Для межобмоточной изоляции можно применить ленту из политетрафторэтилена для уплотнения резьбовых соединений, которой пользуются сантехники, ее толщина всего 0,2 мм.

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.

Блок питания мощностью 100 Вт

Как видно на схеме, резистор R 0 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, С 0 – 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 R 5 и R 6 , до 18–15 Ом, а также увеличить мощность резисторов R 7 , R 8 и R 3 , R 4 . Если частота генерации окажется невысокой, то следует увеличить номиналы конденсаторов C 3 и C 4 – 68n.

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».

Как выглядит импульсный трансформатор

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 мм 2 имеет 63 витка, а две вторичных тем же проводом – 12.

Вторичную обмотку необходимо наматывать сразу в два провода, при этом их желательно предварительно слегка скрутить между собой по всей длине, так как эти трансформаторы очень чувствительны к несимметричности обмоток. Если не соблюдать это условие, то диоды VD14 и VD15 будут нагреваться неравномерно, а это еще больше увеличит несимметричность что, в конце концов, выведет их из строя.

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

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 см 2 .

Испытание

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

Первое пробное включение производить через лампу накаливания 100 Вт, чтобы ограничить ток на блок питания.
К выходу обязательно подключить нагрузочный резистор 3-4 Ома, мощностью 50-60 Вт.
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 60 0 С, то их придется установить на радиаторы.

Компактные люминесцентные лампы — разновидность привычных нам люминесцентных ламп. Большинство энергосберегающих ламп, представленных в наших магазинах, созданы с целью заменить устаревшие лампы накаливания не меняя при этом сам светильник. Лампы такого типа стремительно вошли в нашу жизнь на стыке XIX и XXI веков и видимо уже в скором времени мы будем называть их просто "лампой", а не "энергосберегающей лампой".

Несмотря на свою простоту, для многих работа лампы все еще является загадкой. Попробуем разобраться в устройстве современной компактной флюоресцентной лампы и принципе ее работы.

Устройство энергосберегающих ламп (КЛЛ).

Энергосберегающая лампа Elektrostandard «Компактный винт (FS) укороченный» 24 Вт E27 2700K.

	Цоколь. Обеспечивает электрический контакт лампы с сетью питания. В России распространены несколько типов цоколей: Е14, Е27, GU10, G5.3, G4.
	Корпус лампы. В корпусе размещается пускорегулирующее устройство (ПРА), предохранитель и соединительные провода. На поверхности корпуса наносится маркировка, в которой указаны напряжение питания, мощность, цветовая температура.
	Предохранитель. Применяется для защиты компонентов электронной платы от возгорания в случае скачков напряжения в сети питания.
	Электронная плата. На небольшой плате спрятанной внутри корпуса лампы смонтирован ПРА (пускорегулирующий аппарат). Он обеспечивает запуск и немерцающее свечение лампы. ПРА современных ламп оснащен помехозащитным фильтром, который предотвращает появление помех в сети электропитания.
	Корпус лампы. Корпус лампы изготавливается из негорючего пластика. В верхней части корпуса крепится колба люминесцентной лампы.
	Колба (трубка). Колба энергосберегающей лампы представляет из себя трубку запаянную с двух сторон. В противоположных концах колбы находятся электроды. Трубка заполнена парами ртути и аргона. Внутренняя поверхность колбы покрыта слоем люминофора. При подаче напряжения на электроды, через них начинает течь ток прогрева, который разогревает электроды и начинается процесс термоэлектродной эмиссии. В момент достижения электродами определенной температуры, они начинают испускать поток электронов. Электроны, сталкиваясь с атомами ртути, вызывают ультрафиолетовое излучение. В свою очередь, ультрафиолетовое излучение попадая на люминофор преобразовывается в видимый свет. В зависимости от типа люминофора, лампа может иметь разную световую температуру: от 2700 до 6500K.

Светодиодные лампы. Устройство и принцип работы.

Малый размер светодиодов, позволяет конструировать самые разнообразные форме лампы. На сегодняшний день лампы на основе светодиодов готовы заменить лампы любых типов. Светодиодные лампы применяются как в бытовых светильниках, так и в промышленном освещении.

Распространенная форма исполнения светодиода.

Светодиодные лампы достаточно просты по своей конструкции, но работа основного элемента – светодиода (LED - Light-emitting diode ) – сложный физический процесс.

Светодиод – полупроводниковый прибор с p-n переходом или контактом металл-полупроводник. При прохождении прямого тока через p-n переход происходит инжекция неосновных носителей заряда (электронов или дырок) в базовую область диодной структуры.

Процесс самопроизвольной рекомбинации инжектированных неосновных носителей заряда, происходящих как в базовой области, так и в самом p-n переходе, сопровождается переходом их с высокого энергетического уровня на более низкий. В результате этого процесса избыточная энергия выделяется в виде излучения кванта света.

Высвобождение электроном энергии происходит во многих типах радиоэлектронных приборов, но видеть свет мы можем только в том случае, если прибор собран из определённых материалов. Спектральные характеристики излучаемого света зависят в большей степени от химического состава использованных в нём полупроводников.

Светодиодная лампа в разобранном виде.

	Крепление рассеивателя. Рассеиватели светодиодных ламп имеют различную конструкцию. На рисунке представлена одна из распространенных конструкций рассеивателя.
	Рассеивающий элемент. Светодиод дает достаточно узконаправленный луч света. Рассеиватель предназначен для увеличения угла рассеивания света.
	Корпус лампы. Корпус изготавливается из металла. На корпусе мощных ламп имеются ребра охлаждения, которые не позволяют перегреваться светодиодам внутри лампы.
	Плата со светодиодами. В зависимости от типа лампы, на плате может быть установлено от одного до десятков светодиодов.
	Электронная плата. Миниатюрная печатная плата содержит стабилизатор напряжения и диодный мост. Обеспечивает выпрямление, сглаживание и стабилизацию напряжения необходимого для питания светодиодов.
	Цоколь. Современные светодиодные лампы выпускаются в различных корпусах и со всеми популярными видами цоколей: Е14, Е27, GU10, G5.3, G4.

Типы цоколей энергосберегающих ламп.

Компактные люминесцентные и светодиодные лампы Elektrostandard производятся со всеми распространенными в России типами цоколей:

Цветовая температура ламп Elektrostandard.

В светодизайне часто требуется использовать лампы различной световой температуры. В классических интерьерах требуются теплый желтый свет, похожий на свет от лампы накаливания или свечи, а в современном hi-tech дизайне чаще используется холодный свет. Лампы компании Elektrostandard представлены в трех распространенных цветовых температурах:

2700K – желтый свет, соответствует лампе накаливания;

4200K – такие лампы дают теплый (светло-желтый) свет;

6500K – свечение таких ламп более холодное, соответствует дневному свету.

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.

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.

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.

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.

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

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:

С холодным запуском

С горячим запуском

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.

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.

Энергосберегающие лампы очень компактны, им совсем не нужны стартеры для запуска освещения, не приходится слушать гудящие дроссели и к тому же не нужно подолгу вставлять контактные штырьки лампы в цоколь.

Современные энергосберегающие лампы оборудованы чаще всего резьбовым цоколем и не доставляет большого труда установить их в осветительное оборудование.

Как работает энергосберегающая люминесцентная лампа?

Лампа содержит пары ртути, а также газы аргон, неон, иногда криптон. При подаче электроэнергии на лампу, мощность нагревает катод и он начинает излучать электроны. Электроны ионизируют газовую смесь до образования плазмы. Плазма излучает ультрафиолетовый свет, который человеческому глазу не видим, он “заставляет” светится люминофор, которым покрыты стенки трубки, в итоге, люминофор выдает готовый продукт – видимый свет.

Достоинства и недостатки люминесцентной лампы

К поверхности лампы можно безопасно прикасаться из-за низкой рабочей температуры. Люминесцентные лампы создают ровный, рассеянный свет, поэтому их называют лампы дневного освещения.
Сберегают электроэнергию до 80%.
Световой поток энергосберегающей лампы в 30 Вт способна произвести светопередачу такой же мощности как обычная лампа накаливания в 150 Вт.
Энергосберегающие лампы надежных производителей по сроку службы превосходят лампы накаливания в 8 – 10 раз.

У ламп есть свои недостатки.

Начинает светить тускло при низких температурах. Рекомендуется в холодных помещениях использовать в закрытых светильниках.
Не работает при использовании диммера.
Снижается ресурс работы при частом включении и выключении освещения. Используйте энергосберегающие лапы в тех помещениях, где они будут работать не менее двух часов непрерывно.
Некоторые виды энергосберегающих ламп мерцают при наличии индикатора подсветки на выключателе.

Почему не нужно боятся устанавливать энергосберегающие лампы?

По мнению некоторых людей, люминесцентные лампы излучают вредное для здоровья ультрафиолетовое излучение. Действительно избыток ультрафиолетового излучения пагубно для здоровья, которое в итоге может спровоцировать развитие рака кожи или крови. Например, не рекомендуется долгое пребывание на солнце в часы его активного воздействия, но ни кто не будет спорить с тем, что умеренное воздействие солнечного света на организм человека очень даже полезен: снимает усталость, содействует хорошему обмену веществ, повышает настроение.

Энергосберегающая лампа в сотни раз уступает в излучении солнечного света. Можно сказать, искусственное ультрафиолетовое излучение полезно для здоровья, ведь в зимний период, когда пасмурно и так недостает света, искусственное излучение как раз кстати.Единственное, не рекомендуется частое и долгое пребывания у лампы, на расстоянии примерно 50 см. При удаленном освещении ультрафиолетовое излучение настолько рассеивается, что в общем — то о вреде говорить не приходится.

Из всего сказанного можно сделать вывод: нет необходимости сторонится энергосберегающей лампы, которые благотворно влияют на физическое и психическое здоровье, да и к тому же существенно экономят электроэнергию.

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью